کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7156928 1462694 2015 14 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A scalable coupled surface-subsurface flow model
ترجمه فارسی عنوان
یک مدل جریان جابجایی سطحی زیرزمینی مقیاس پذیر
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
تلفیق مدل های مبتنی بر فیزیکی برای جریان های سطح و زیر سطح آب، نگرانی اخیر است. مطالعه تعاملات آنها برای مدیریت منابع آب و مطالعات محیطی مهم است. با این حال، علیرغم نوآوری ثابت، شبیه سازی جریان فیزیکی مبتنی بر فیزیکی هنوز هم وقت گیر است. این امر به ویژه برای مطالعات بزرگ و یا درازمدت مشکل ساز است یا برای آزمایش طیف وسیعی از پارامترها با یک مدل وابسته. به عنوان روند جاری در علوم رایانه، افزایش توان محاسباتی با استفاده از واحد های محاسباتی اضافی، انتظار می رود که پیشرفت های مدل جدید بر روی زیرساخت های موازی مقرون به صرفه باشد. این مقاله یک مدل جریان جابجایی سطحی و زیرزمینی همراه شده است که به ترتیب ترکیبات ضمنی و صریح زمان را برای دینامیک سطح و زیر سطح ترکیب می کند. با وجود این که جریان سطح دینامیک سریع تر از جریان زیر سطحی است، ما قادر به استفاده از گام زمانی منحصر به فرد تقریبا مطلوب برای هر زیر مدل، به طوری بهبود استفاده از منابع. مدل سطح با استفاده از روش کنترل عددی محدود با استفاده از روش عدسی محدود، در حالی که مدل زیر سطحی با استفاده از یک روش المان محدود گارکین متداول حل شده است. مدل های سطحی و زیر سطحی با تسریع تداوم فشار آب همراه می شوند. با اعمال آستانه ای بر ضریب نفوذ حجم کنترل حجم عنصر، می توان از وقوع شارهای غیر فیزیکی در عناصر غیر انحرافی جلوگیری کرد. نشان داده شده است که اتصال های پیشنهاد شده نتایج مشابه مدل های پیشرفته ای را برای چهار نمونه مختلف آزمایش ارائه می دهند و در حال رسیدن به مقیاس های قوی و ضعیف در 192 پردازنده هستند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
چکیده انگلیسی
The coupling of physically-based models for surface and subsurface water flows is a recent concern. The study of their interactions is important both for water resource management and environmental studies. However, despite constant innovation, physically-based simulations of water flows are still time consuming. That is especially problematic for large and/or long-term studies, or to test a large range of parametrizations with an adjoint model. As the current trend in computing sciences is to increase the computational power with additional computational units, new model developments are expected to scale efficiently on parallel infrastructures. This paper describes a coupled surface-subsurface flow model that combines implicit and explicit time discretizations for the surface and subsurface dynamics, respectively. Despite that the surface flow has a faster dynamics than the subsurface flow, we are able to use a unique nearly-optimal time step for each submodel, hence improving the resources use. The surface model is discretized with an implicit control volume finite element method while the subsurface model is solved by means of an explicit discontinuous Galerkin finite element method. The surface and subsurface models are coupled by weakly imposing the continuity of water pressure. By imposing a threshold on the influence coefficients of the control volume finite element method, we can prevent the occurrence of unphysical fluxes in anisotropic elements. The proposed coupling is shown to produce results similar to state-of-the-art models for four different test cases while achieving better strong and weak scalings on up to 192 processors.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computers & Fluids - Volume 116, 15 August 2015, Pages 74-87
نویسندگان
, , ,