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New prospects for computational hydraulics by leveraging high-performance heterogeneous computing techniques

Journal of hydrodynamics 2016年第6期28卷 977-985页

作者： Qiuhua LIANG Luke SMITH Xilin XIA Hebei University of Engineering Handan 056038 China School of Civil Engineering and Geosciences Newcastle University Newcastle upon Tyne UK

In the last two decades, computational hydraulics has undergone a rapid development following the advancement of data acquisition and computing technologies. Using a finite-volume Godunov-type hydrodynamic model, this work demonstrates the promise of modern high-performance computing technology to achieve real-time flood modeling at a regional scale. The software is implemented for high-performance heterogeneous computing using the OpenCL programming framework, and developed to support simulations across multiple GPUs using a domain decomposition technique and across multiple systems through an efficient implementation of the Message Passing Interface （MPI） standard. The software is applied for a convective storm induced flood event in Newcastle upon Tyne, demonstrating high computational performance across a GPU cluster, and good agreement against crowd- sourced observations. Issues relating to data availability, complex urban topography and differences in drainage capacity affect results for a small number of areas.

关键词： computational hydraulics high-performance computing flood modeling shallow water equations shock-capttlring hydrodynamic model

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