金 亮 邱运涛 杨庆新 牛萍娟 祝丽花



基于云计算的电磁问题并行计算方法

金 亮 邱运涛 杨庆新 牛萍娟 祝丽花

（天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室 天津 300387）

针对电工装备性能分析与优化所需的易用高性能计算问题，使用云计算技术搭建了弹性集群，实现了典型电磁问题在弹性集群中的并行计算。使用虚拟化技术将计算机资源整合为资源池，搭建并部署了可实现弹性计算的云平台及并行计算所需的弹性集群。计算节点通过千兆路由器相连，节点之间使用SSH通信协议。选取感应电机和变压器作为计算案例，使用Fortran编写静磁场计算程序。对云计算的并行架构OpenMpi与MapReduce进行了分析研究，使用OpenMpi并行化方法实现了数百万计算节点的并行计算。并通过与商业软件计算结果的对比验证了计算的正确性。研究结果表明，可在云计算的弹性集群上使用OpenMpi实现大规模并行计算。相比超级计算机提供的并行计算方案，本文使用云计算建立的弹性机群具有便捷、按需、可配置的优点，这为高性能计算提供了一种更易获取、易用的解决方法，为开展复杂真实机构的集成计算提供了高性能计算的理论和实践依据。

云计算 并行计算 电磁场数值计算 有限元法

0 引言

《国家自然科学基金“十二五”发展规划纲要》明确提出重视新技术与新工艺、新器件与新结构等应用方面的前沿研究，开展复杂真实机构的集成计算理论与方法研究。《中国制造2025》对新型高性能电工材料的发展与电工装备的研发制造提出新的要求，需要考虑其磁性材料的磁特性和磁致伸缩特性[1,2]及装备的制造工艺与性能优化，因而具有计算规模大、计算复杂程度高的特点。……