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申请/专利权人：南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)

摘要：一种全局模拟水体污染物滞留特征的SPH并行计算方法，首先对计算域水体、固体边界及污染物粒子的属性数据进行预处理；并将数据存储在GPU中，分配存储空间，进行多GPU数据加载；建立水和污染物和固相粒子控制方程，进行离散处理，得到污染物输移扩散模型；对计算空间内搜索给定粒子并得到相邻粒子，确定属性特征，建立粒子和相邻粒子计算列表；通过并行遍历相邻粒子，进行水－污染物－固相粒子属性判定，结合离散后的控制方程进行污染物输移扩散模拟与滞留特征计算，未通过判定的重新进行计算，然后将粒子数据存储并加载在绘图软件中分析滞留时间和特征；实现了水体及污染物粒子运动轨迹、运动时间、输移扩散过程和滞留时间的全局、快速、精确求解。

主权项：1.一种全局模拟水体污染物滞留特征的SPH并行计算方法，其特征在于，其步骤如下：S1：建立粒子缓冲区，生成粒子，对于粒子的属性和数据进行预处理；S2：将S1得到的数据存储，然后分配存储空间，进行多GPU数据加载；S3：建立水－污染物-固相粒子控制方程，再进行离散处理，得到污染物输移扩散模型；S4：建立小尺寸网格计算空间，然后对计算空间内给定粒子进行搜索，得到相邻粒子，确定属性特征，建立粒子以及相邻粒子计算列表；S5：根据S4得到的计算列表，在GPU上并行遍历所有待计算粒子的相邻粒子，进行水－污染物-固相粒子属性判定，基于S3离散得到的控制方程，并行计算列表中所有待计算粒子的受力情况和污染物扩散情况，并得到粒子经过计算后得到的数据，然后通过单位质量力，粘性影响项以及CFL系数求取时间步长Δt，Δt＝CCFL*minΔtf,Δtv式中：Δtf为单位质量力而产生的时间步长，Δtv为粘性影响项而产生的时间步长，CCFL为CFL系数，取值为0.1～0.2；结合S3中的离散后的方程，分别对水体或水体污染物在空间中滞留时间求解，然后通过时间步长累加求和法得到每个粒子在空间中的滞留时间，未达到S1的数据要求的返回S4进行循环计算；S6：将S5中得到的粒子数据传输到CPU端并存储；S7：将计算结果加载至绘图软件中，得到滞留情况与污染扩散情况的图像，确定关键滞留区的空间特征；S3中的控制方程包括连续方程、动量方程、粘度耗散方程、污染物输移扩散方程以及状态方程，所述污染物输移扩散方程通过引入浓度输运扩散项，实现污染物输移扩散模型的建立，模型为： 式中，为对流项，V为分子扩散系数，Vt为紊动扩散系数，σt为施密特数，C为水体污染物浓度，u为粒子速度，ρ为粒子密度，div为散度处理，grad为梯度处理。

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