基于国产CPU/GPU平台的水动力模型异构并行计算

作     者：南统超 施睿 于春水 

作者机构：水灾害防御全国重点实验室 河海大学长江保护与绿色发展研究院 河海大学水利部水循环与水动力系统重点实验室 南京水利科学研究院 北京云庐科技 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(42472307) 中央高校基本科研业务费项目(B240201058) 光合基金A类项目(202202049048) 

主　　题：偏微分方程求解 水动力模型 并行计算 异构计算 国产处理器 洪水模拟 

摘      要：水动力模型具有物理意义明确、可靠性高等优点,但其计算量大、算力要求高。鉴于先进计算芯片进口遇阻,国外CUDA软件平台也被禁用,有必要基于国产CPU/GPU产业现状发展“多节点-多GPU异构并行计算方案。本研究基于国产硬件平台研发“多节点-多GPU大规模分布式异构并行计算水动力模型,用于流域尺度二维浅水方程高效并行求解。通过三个算例检验了该模型的准确性、并行效率以及对亿级大模型的模拟能力。结果表明,该模型计算准确,并行加速效果显著,可模拟溃坝、大尺度复杂地形等条件下水动力过程,实现了对亿级网格洪水过程分钟级模拟。有望为我国洪水预报预警提供自主可靠的技术支撑,为流域大模型、区域地下水模型等其他大型水动力模型的异构并行计算提供借鉴。