×
卢克·史密斯。;梁秋华

面向通用GPU/CPU浅流建模工具。 （英语） 兹比尔1391.76115

计算。流体 88, 334-343 (2013)。
摘要：与传统的中央处理器（CPU）方法相比，本文提出了一种新的软件，它利用现代图形处理单元（GPU）显著加快二维浅流模拟。二阶精度的Godunov-type MUSCL-Hancock格式与HLLC-Riemann解算器一起使用，以创建适用于不同类型洪水模拟的鲁棒框架。使用三家主流供应商提供的CPU和GPU硬件，使用180万个单元域模拟了真实的溃坝事件。结果显示与事后调查结果吻合良好。对程序结构和数据缓存的不同配置进行了评估，结果表明新软件适用于不同类型的现代处理设备。性能缩放与供应商提供的报价峰值性能数据的差异类似。我们还比较了32位和64位浮点计算的结果，发现32位精度引入了显著的局部错误。

引用于10文件

MSC公司：

76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
65日元10 特定类别建筑的数值算法
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用

关键词：

浅水方程;图形处理单元;Godunov型方案;洪水模拟;高性能计算

软件：

CUDA公司;开放运算语言
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{L.S.Smith}和\textit{Q.Liang}，计算。液体88，334--343（2013；Zbl 1391.76115）
全文： 内政部

参考文献：

[1] French，J.R.，支持地貌和水力建模的机载激光雷达，地球表面过程陆地，28，321-335，（2003）
[2] Haile AT，Rientjes THM公司。LiDAR DEM分辨率对洪水建模的影响：洪都拉斯特古西加尔巴市模型敏感性研究。参考：ISPRS WG III/3、III/4、V/3车间激光扫描2005。荷兰恩舍德：国际摄影测量和遥感学会；2005年，第168-73页。
[3] 马克，K。；Bates，P.，《高分辨率地形数据与漫滩水流模型的集成》，《水文过程》，第14期，第2109-2122页，（2000年）
[4] 环境署]。在洪水和海岸侵蚀风险管理中加强与自然过程的合作——对《皮特评论》建议27的回应。技术代表。；环境署；2012
[5] 威尔金森，M.E。；奎因，P.F。；Welton，P.，2008年9月贝尔福德集水区诺森伯兰洪水期间的径流管理，《洪水风险管理杂志》，3，4，285-295，（2010）
[6] Pender G，Néelz S.二维水力建模包的基准测试。技术代表SC080035/SR2。环境机构；2010
[7] 辛格，V.P。；Aravamuthan，V.，稳态陆上水流的运动波和扩散波近似误差，CATENA，27，3-4，209-227，（1996）
[8] Néelz S，Pender G.2D水力建模包的桌面审查。技术代表SC080035。环境机构；2009
[9] 梁，Q。；Borthwick，A.G.L。；Stelling，G.，动态自适应四叉树网格上溃坝和溃堤流体动力学模拟，Int J Numer Methods Fluids，46，2127-162，（2004）·Zbl 1060.76590号
[10] Pau，J.C。；Sanders，B.F.，显式有限体积浅水模型的并行实现性能，ASCE J Compute Civ Eng，20，2，99-110，（2006）
[11] 德里斯，A.I。；Mathioudakis，E.N.，自由表面浅水流动模拟的有限体积法并行化，数学计算模拟，79，11，3339-3359，（2009）·Zbl 1168.76030号
[12] J.D.欧文斯。；Luebke，D。；Godindaraju，N。；哈里斯，M。；Krüger，J。；Lefohn，A.，图形硬件通用计算调查，Comp Graph Forum，26，1，80-113，（2007）
[13] Nickolls，J。；Dally，W.，《GPU计算时代》，IEEE Micro，30，2，56-69，（2010）
[14] 比森，M。；伯纳西，M。；Melchionna，S。；Succi，S。；Kaxiras，E.，使用GPU集群的多尺度血液动力学，Commun Compute Phys，11，48-64，（2012）
[15] 英特尔公司]。Intel Xeon处理器E5-2600系列；2012年[访问日期：2013年5月20日]http://download.intel.com/support/processors/xeon/sb/xeonE5-2600.pdf。
[16] NVIDIA公司]。特斯拉M级GPU计算模块；2011年【访问日期：2013年5月20日】http://www.nvidia.com/docs/IO/105880/DS-Tesla-M-Class-Aug11.pdf。
[17] Kuo，F。；M.R.史密斯。；谢长廷。；周，C。；Wu，J.，通用守恒方程的GPU加速及其在几个工程问题中的应用，计算流体，45，147-154，（2011）·Zbl 1430.76017号
[18] Saetra，M.L。；Brodtkorb，A.R.，多gpu上的浅水模拟，Lect Notes Compute Sci，7134，55-66，（2012）
[19] Horvath Z，Liebmann M.CPU/GPU集群上CFD代码的性能。在：Simos TE，Psihoyios G，Tsioturas C，编辑。ICNAAM数值分析和应用数学，2010年国际会议，第3卷。希腊：罗德；2010
[20] 王，P。；Abel，T。；Kaehler，R.，GPU上的自适应网格流体模拟，New Astron，15，7，581-589，（2010）
[21] Rossinelli，D。；Hejazialhoseini，B。；斯帕帕尼亚托，D.G。；Koumoutsakos，P.，使用小波自适应网格对多相可压缩流进行多核/多GPU加速模拟，SIAM科学计算杂志，33，2，512-540，（2011）·Zbl 1368.76051号
[22] 希夫，H。；张，U。；Chiueh，T.，AMR中采用MPI/openmp/GPU混合并行的定向非分裂水动力方案，国际J高性能计算应用，1-16，（2011）
[23] 克雷斯波。；多明格斯，J.M。；巴雷罗，A。；戈梅斯·盖斯特拉，M。；罗杰斯，B.D.，《计算流体力学中一种新的加速工具GPU：平滑粒子流体动力学方法的效率和可靠性》，《公共科学图书馆·综合》，6，6，（2011）
[24] Brodtkorb，A.R.，异构体系结构科学计算博士（2010），奥斯陆大学
[25] Brodtkorb，A.R。；哈根，T.R。；Lie，K。；Natvig，J.R.，《使用gpus模拟和可视化圣维南系统》，《计算视觉科学》，13，7，341-353，（2010）·Zbl 1273.76338号
[26] Brodtkorb，A.R。；Saetra，M.L。；Altinakar，M.，《GPU上的高效浅水模拟：实现可视化验证》，计算流体，55，1-12，（2011）·Zbl 1291.76254号
[27] Xing，Y。；张，X。；Shu，C.，浅水方程的保正高阶平衡间断Galerkin方法，Adv water Resour，331476-1493，（2010）
[28] 穆里洛，J。；García-Navarro，P.，《含源项偏微分方程的弱解：浅水方程的应用》，《计算物理杂志》，229，11，4327-4368，（2010）·Zbl 1334.35014号
[29] 梁，Q。；Marche，F.，具有复杂源项的平衡浅水方程的数值解，Adv water Resour，32，6，873-884，（2009）
[30] Godunov，S.K.，《流体动力学方程间断解数值计算的差分方法（俄语）》，Metematicheskii Sbornik，47，3，271-306，（1959）·Zbl 0171.46204号
[31] 托罗，E.F。；云杉，M。；Spears，W.，HLL-Riemann解算器中接触面的恢复，冲击波，4，1，25-34，（1994）·Zbl 0811.76053号
[32] 埃尔杜兰，K.S。；库蒂亚，V。；Hewett，C.J.M.，浅水方程有限体积解与冲击捕获方案的性能，国际J数值方法流体，40，10，1237-1273，（2002）·Zbl 1047.76059号
[33] Zoppou，C。；Roberts，S.，溃坝模拟的显式方案，J Hydraul Eng，129，11，11-34，（2003）
[34] van Leer，B.，关于Godunov、engquist-osher和roe的迎风差分格式之间的关系，SIAM科学统计计算杂志，5，1，1-20，（1984）·Zbl 0547.65065号
[35] Roe，P.L.，欧拉方程基于特征的方案，流体力学年鉴，18，337-365，（1986）·Zbl 0624.76093号
[36] Toro，E.F.，自由表面浅流的冲击捕捉方法，（2001），John Wiley和Sons Hoboken·兹比尔0996.76003
[37] Suresh，A.，多维正性保持方案，SIAM科学计算杂志，22，4，1184-1198，（2000）·Zbl 0983.65102号
[38] Yee，H.C。；Sjogreen，B.，多尺度MHD流的高效低耗散高阶格式，II:数值误差最小化，科学计算杂志，29，1，115-164，（2006）·Zbl 1149.76648号
[39] Liang，Q.，《使用平衡良好的浅层水流模型进行洪水模拟》，J Hydraul Eng，136，9，669-675，（2010）
[40] 库兰特，R。；Friedrichs，F。；Lewy，H.，《关于数学物理的偏微分方程》，IBM J，11，2，215-234，（1967）·Zbl 0145.40402号
[41] Khronos OpenCL工作组。OpenCL规范v1.2；2012
[42] NVIDIA公司。OpenCL最佳实践指南v3.2；2010年a。
[43] Advanced micro devices Inc.AMD加速并行处理OpenCL:编程指南；2011
[44] Fang J，Varbanescu AL。Sips H。CUDA和OpenCL的综合性能比较。摘自：第40届并行处理国际会议（ICPP’11）。台湾台北；2011年，第216-25页。
[45] NVIDIA公司。CUDA体系结构的OpenCL编程指南；2010年b。
[46] Goutal N.马尔帕塞特水坝溃决——概述和测试用例定义。附：第四届CADAM会议记录。西班牙：萨拉戈萨；1999年，第1-8页。
[47] 高级微设备公司AMD FirePro专业图形；2012年。[访问日期：2013年5月21日]http://www.amd.com/uk/Documents/amd-FirePro-Catalogue.pdf。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。