基于拟蒙特卡罗方法的供水管网抗震可靠性分析并行化研究

作者：龙立; 郑山锁^*; 周炎; 贺金川; 孟宏立; 蔡永龙

来源：浙江大学学报(工学版), 2020, 54(02): 241-247.

• 供水管网
• 统一计算设备架构(CUDA)
• 宽度优先搜索
• 并行计算
• 网络可靠性分析
• 拟Monte Carlo方法

为了提高基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法的供水管网抗震可靠性分析效率,以低偏差Sobol点列替代伪随机数序列对供水管网节点和管段破坏概率进行抽样,结合宽度优先搜索算法,提出基于拟Monte Carlo方法和统一计算设备架构(CUDA)的供水管网抗震可靠性分析并行算法,并从内存、执行配置和指令等方面优化并行算法.以某城市供水管网系统为例,对比串行和并行计算方法的精度及效率,分析Sobol点列和伪随机数序列对管网可靠性分析的影响.结果表明,并行和串行方法计算结果的误差最大为0.52%,并行方法最高加速比为串行算法的96倍,在保证结果精度的同时大幅度提高计算效率.基于Sobol点列进行1 000次并行模拟及基于伪随机数序列进行5 000次并行模拟,2种模拟结果与基于模糊数学法的解析值的最大误差分别为0.2%、0.4%,表明基于拟Monte Carlo的并行方法具有更高的精确度,更快的收敛速度.

• 单位
  西安建筑科技大学; 土木工程学院