機(jī)群環(huán)境下水環(huán)境并行數(shù)值模擬系統(tǒng)建立及應(yīng)用研究.pdf

1、當(dāng)前主流農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源商業(yè)模型與GIS的結(jié)合大都是采用ESRI公司可編程控件系列中功能最為簡(jiǎn)單的Arcview，而功能最強(qiáng)的ArcEngine仍未有與模型結(jié)合的成果。 本文基于ESRI公司功能強(qiáng)大的3D空間分析控件ArcEngine，采用經(jīng)緯式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及COM技術(shù)，研發(fā)了水環(huán)境并行數(shù)值模擬系統(tǒng)。 當(dāng)前主流并行平臺(tái)MPI，PVM尚未實(shí)現(xiàn)進(jìn)程遷移功能，當(dāng)進(jìn)行并行計(jì)算時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中某客戶(hù)端異常退出計(jì)算將導(dǎo)致臟數(shù)據(jù)的產(chǎn)生：本文自

2、主開(kāi)發(fā)了并行模型計(jì)算平臺(tái)，采用CS方式，服務(wù)器端對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和控制，為模型計(jì)算提供數(shù)據(jù)交換及進(jìn)程遷移等功能，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)將未完成計(jì)算的河道轉(zhuǎn)移到其它客戶(hù)端繼續(xù)計(jì)算。同時(shí)，為使資源達(dá)到最大的利用效率，本文提出了應(yīng)用螞蟻算法進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的新方法，提高了整個(gè)調(diào)度器的負(fù)載均衡能力。 河道一維圣維南方程組采用Preissmann四點(diǎn)隱格式有限差分方法求解，采用任務(wù)主從型并行編程模型，將迭代求解節(jié)點(diǎn)水位方程組系數(shù)進(jìn)行并行求解。在

3、求解節(jié)點(diǎn)水位方程組時(shí)，結(jié)合“上海浦東新區(qū)調(diào)水改善水環(huán)境”項(xiàng)目，根據(jù)機(jī)群負(fù)載平衡的調(diào)度方案，制定了針對(duì)一維水量水質(zhì)模型的通訊協(xié)議，將河道按權(quán)重分配到各客戶(hù)端進(jìn)行節(jié)點(diǎn)水位求解：河道二維淺水方程通過(guò)有限體積方法顯式求解，采用任務(wù)SPMD型并行編程模型，將求解區(qū)域網(wǎng)格分成若干部分，對(duì)每部分進(jìn)行單獨(dú)求解。模型成功應(yīng)用于鎮(zhèn)江內(nèi)江水流數(shù)值模擬，并得到較高的加速比和并行效率。 對(duì)一、二維分別進(jìn)行并行數(shù)值模擬，結(jié)果表明當(dāng)河道(網(wǎng)格)數(shù)一定時(shí)，存在