【摘要】：電工裝備制造業(yè)乃至傳統(tǒng)裝備制造業(yè)大都是依賴于"經(jīng)驗制造",因此產(chǎn)品設計成品率低,資源浪費嚴重,設計周期較長成為制造業(yè)的常見問題�！吨袊圃�2025》是互聯(lián)網(wǎng)時代下對中國傳統(tǒng)制造業(yè)進行改革升級的重要指導方向,是融合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等高新技術為一體的智能制造設計標準。針對電工裝備智能制造的實現(xiàn)是以高性能計算作為基礎并將面臨大規(guī)模計算的問題,分析了傳統(tǒng)高性能計算在普適計算方面具有成本昂貴、維護難度高、作業(yè)排隊等待時間長的問題,引入了動態(tài)可擴展、靈活易取、即付即用的云計算技術,提出了電磁場有限元仿真與云計算技術相結(jié)合的設計思想,搭建了有限元云計算仿真系統(tǒng)。首先采用VMware vSphere虛擬化技術,整合5臺服務器資源形成虛擬資源池。使用linux系統(tǒng)redhat6.0搭建了 9節(jié)點的彈性計算集群。對云計算平臺的特點進行了深入分析,給出一套行之有效的云計算性能測試方案,并對相同資源配置的虛擬機與物理實體機,從CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡、磁盤、集群計算能力、整體測評等幾個方面進行對比測試,測試結(jié)果表明云計算虛擬資源在性能方面存在一定的損失。研究分析了云計算資源的管理機制,包括虛擬資源申請創(chuàng)建流程、虛擬資源的遷移、備份方法,實現(xiàn)了并行計算集群從實驗室工作站到服務器的成功遷移,證明虛擬資源遷移、備份的靈活性高于傳統(tǒng)的高性能計算(HPC)。其次對比分析了 MapReduce、MPI、OpenMpi不同云計算技術的并行計算架構(gòu),選取適合大規(guī)模計算密集型的OpenMpi并行編程模型,研究了 OpenMpi的消息傳遞機制。編寫了基于Fortran的典型電磁計算案例-感應電機、變壓器、國際電磁問題Team 7并行計算程序,對比分析了電工裝備電磁計算問題在云計算環(huán)境中不同計算節(jié)點下不同計算規(guī)模的計算時間與計算效率分布圖。針對大規(guī)模計算多計算節(jié)點的任務不均衡問題,給出了計算任務調(diào)度、計算容錯機制的解決方案。研究結(jié)果表明,典型電工裝備的大規(guī)模有限元仿真計算可在云計算平臺部署的彈性計算集群中實現(xiàn)并行化。相比傳統(tǒng)高性能計算的并行計算方法,本文的云計算彈性計算集群具有投入成本低、動態(tài)可分配、按需索取的優(yōu)點,為傳統(tǒng)純粹制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了一種靈活、便捷的新型高性能計算方案。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM11;TP393.09

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本文編號：2549544