基于GPU并行加速变压器二维瞬态流场问题的研究及应用

针对采用无量纲最小二乘有限元法计算变压器二维瞬态流体场问题时计算时间长,效率低的问题,拟采用GPU对瞬态流体场程序进行并行加速。将瞬态流体场计算程序中计算量最大的两部分,即单元刚度阵的形成和稀疏线性方程组的求解,移植到GPU上运算,从而大幅减少计算时间。同时采用十字链表法和CSR稀疏存储结构存储方程组稀疏矩阵中的非零元素,以降低内存消耗。使用方腔驱动流模型验证了GPU并行程序的有效性,并且并行程序加速比随方腔模型规模的增大而增大。将GPU并行程序应用于变压器绕组模型的瞬态流体场仿真分析,分析结果表明,相较于串行程序,GPU并行程序加速比达到16倍左右。论文所实现的基于GPU并行计算方法为产品级变压器瞬态流体场仿真奠定了基础。