[发明专利]基于GPU分布式并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法

权利要求书

1.基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述模拟方法包括：

计算孔隙网络模型中个管束传导率、根据质量守恒定律求解模型压力场和模型边界条件；

根据孔隙网络模型的结构建立矩阵形式的数据体，并将该数据体进行区域分解和COO稀疏矩阵压缩存储转换；

在区域分解的基础上通过GPU分布式计算确定各区域内注入水可流动的管束通道，并根据流体界面的位置和压力计算时间步长；

在区域分解的基础上通过GPU分布式计算个区域内流体界面在最小时间步长Δt_min内的位移，更新各个区域内管束传导率；

在流体界面发生位移后通过GPU分布式计算求解更新流体压力场；

在区域分解的基础上GPU分布式计算模型含水饱和度以及出口端的流体流速；

达到终止条件后则输出模拟结果。

2.根据权利要求1所述的基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述模拟方法还包括如果没有达到终止条件，则回到在区域分解的基础上通过GPU分布式计算确定各区域内注入水可流动的管束通道，并根据流体界面的位置和压力计算时间步长步骤继续执行。

3.根据权利要求2所述的基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述计算孔隙网络模型中个管束传导率、根据质量守恒定律求解模型压力场和模型边界条件包括：

根据两相流体在孔隙网络模型中的流动确定孔喉i与j节点之间的流量为进而得到管束传导率

根据两相渗流中每个节点的总体积流量满足守恒规律，构建线性方程组并采用代数多重网格法对其求解，得到当前时刻所用孔隙节点的压力；

将线性方程变换为[A][X]＝[B]的矩阵方程，其中[A]为水力传导率系数矩阵，[X]为孔隙网络全部节点的压力矩阵，[B]为与初始和边界条件有关的矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述根据孔隙网络模型的结构建立矩阵形式的数据体，并将该数据体进行区域分解和COO稀疏矩阵压缩存储转换包括：

将孔隙网络模型转换为稠密矩阵的形式，并将表示孔隙网络模型的孔喉长度、孔喉半径、毛管压力和水力传导率参数在稠密矩阵中用第一符号表示，稠密矩阵中剩余位置用第二符号表示；

将稠密矩阵中的数据体均匀分割为多个COO稀疏矩阵中的COO数据体后压缩存储到不同的GPU上，该COO数据中只存储稠密矩阵中用第一符号表示的参数，且同一COO数据体中同时存储有某一个管束两端的压力值p_row和p_col，以保证管束两端的压力值存储在同一个GPU上，从而减少区域分解后不同GPU之间的数据通信开销，提高并行计算效率。

5.根据权利要求3所述的基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述根据流体界面的位置和压力计算时间步长包括：任意时刻，根据时间步长计算公式Δt_ij＝(l_ij-x_ijl_ij)/(q_ij/A_ij)计算孔隙网络模型中所有孔喉中流体界面到终端节点所需要的时间，从中选取最小时间Δt_min作为下次迭代计算的时间步长。

6.根据权利要求1所述的基于GPU分布并行计算的多尺度孔隙网络多相渗流模拟方法，其特征在于：所述在区域分解的基础上GPU分布式计算模型含水饱和度以及出口端的流体流速包括：根据含水饱和度计算公式和流体流速计算公式q_o/w＝G_o/wΔp_o/w得到模型含水饱和度以及出口端的流体流速。