大氣環境污染評估粒子擴散模擬程序計算效率優化研究

摘要：粒子擴散模擬程序是大氣環境污染評估中的常用工具，特別是在各類設施應急條件下的環境污染評價工作中使用較為普遍，但由于考慮的物理過程較為復雜，計算效率成為影響使用效果的重要因素。此研究將一個大氣環境污染評價模型IPAM的耗時部分移植到國產加速卡，并對移植前后的加速效果進行了評估，結果顯示在計算釋放30天的情景時，加速比可達1.58，但由于計算程序的耗時部分在加速卡，主機與設備端的通訊耗時使得程序沒有達到成倍數的提升。若僅對移植部分程序進行分析，加速卡上的計算速度比單個CPU計算的速度可提升100倍以上。

關鍵詞：大氣污染環境評價模型；加速卡；移植

中圖分類號：X823 文獻標志碼：B

前言

大氣環境污染評估軟件是化工、核等領域應急和環境管理工作中重要的工具，特別是針對核事故的大氣環境污染評估，不同國家或組織均開發了各自的核事故后果評價系統。在核事故后果評價系統中計算效率是一項重要的指標，但對一些復雜過程，需采用較多網格進行模擬，而網格的增加又會提高計算量，因此軟件加速計算對核事故環境污染評估是一項具有實用意義的研究。較為典型的是在福島事件后，鑒于在事故發生期間美國NARAC系統花費數小時進行數據處理及高分辨數據處理的情況，美國NARAC對其系統進行了加速改造，使系統的計算效率得到大幅提升。