机群计算技术在地下水并行模拟中的应用:区域分解法

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"基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟" 本文主要探讨了在地下水系统日益复杂的背景下,如何利用并行计算技术,特别是基于区域分解法的机群计算技术,来有效地解决大规模地下水模拟问题。随着地下水模型的复杂度增加,例如需要同时考虑包气带、饱和带、孔隙介质和裂隙介质等因素,传统的数值求解方法面临着计算量巨大、计算效率低下的挑战。在这种情况下,高性能计算机,尤其是分布式模型的机群计算,成为了解决这一问题的有效工具。 文章详细阐述了地下水有限元模型的并行求解策略,其中区域分解法是核心。这种方法将大的地下水模型划分为多个子区域,每个子区域可以在独立的计算节点上进行求解,然后通过通信协议交换边界信息,最终集成全局解。这样不仅能够充分利用机群计算资源,提高计算速度,还能降低对单个计算节点的硬件要求。 作者介绍了实现并行计算的关键技术,包括如何合理划分区域、设计并行算法、编写并行程序,以及如何在实际机群环境中部署和执行这些程序。他们还展示了一个具体的地下水溶质运移模型的并行模拟案例,证明了该方法的有效性和可行性。 此外,文章展望了这种方法的应用前景,尤其是在流域尺度上的地下水动态模拟。通过机群计算技术,可以实现对地下水系统的实时或近实时模拟,为地下水管理和调度提供及时准确的数据支持。这在水资源管理、污染防控和环境影响评估等领域具有重要意义。 关键词:并行计算、机群计算、区域分解法、地下水、溶质运移、有限元方法 本文深入研究了地下水数值模拟的并行化策略,对于推动地下水科学与信息技术的交叉融合,提升地下水模拟的计算效率,具有重要的理论价值和实践意义。