应用叠层棱边有限元分析三维谐振腔

本文提出了叠层棱边有限元法，给出了叠层矢量插值基函数，导出了计算三维谐振腔的棱边有限元方程，并用一个正方形谐振腔计算实例说明了叠层棱边有限元法的有效性。     

三维瞬态涡流场的全 H 棱边有限元边界元耦合算法研究

提出了求解三维瞬态涡流场的一种新方法———全Ｈ棱边有限元边界元耦合法。即在涡流区以磁场强度Ｈ为求解变量用棱边有限元法离散，在非涡流区以Ｈ为求解变量用棱边边界元法离散，在这两个区域的交界面上进行耦合，充分发挥了有限元法和边界元法的各自优点。棱边元的应用使两种方法在交界面上的耦合显得很简单，最后用这种方法计算了ＴＥＡＭＷＯＲＫＳＨＯＰ问题７，计算结果符合实测情况。     

基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型

提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节点有限元法在变压器电磁场计算中存在较大的误差,棱边有限元法可以显著提高计算精度。基于棱边有限元法建立场路耦合瞬态模型,在电路模型中利用动态电感参数,建立瞬态电路偏微分方程数学模型,用四阶龙格库塔法求解;根据能量扰动原理,在磁场计算中根据能量增量计算动态电感;代入瞬态电路方程,实现场路耦合。分析线圈电流、电感参数和铁心漏磁情况,并说明瞬态耦合模型的有效性与合理性。     

矢量渐近边界条件在三维开域涡流场计算中的应用

根据低频涡流场的特点，本文导出了能直接应用于直角坐标系的矢量渐近边界条件，它有利于有限元模拟具有较大纵横比的导体在外场激励下的涡流问题。在算例中，本文将Ｅ表述（Ｅ－ｆｏｒｍｕ－ｌａｔｉｏｎ）的棱边有限元法计算的结果与其他方法得出的结果进行了比较。     

表面棱边单元法及其在电磁模拟中的应用

提出并推导了任意表面棱边单元法的基函数 ,其特性和三维棱边单元法一样 ,保持切向分量连续。用一种棱边有限元法—边界元法来离散微分和积分方程 ,用双共轭梯度法求解线性方程组 ,改善解的收敛性能。用该法计算了物体的固有频率和金属物的近场信号 ,模拟了金属军事目标的电磁响应 ,以此推测其材料特性和大小 ,计算与实验结果相吻合     

基于工程损耗模型的棱边有限元与节点有限元的算法比较

针对目前国际计算电磁学界关于棱边有限元法优劣的争论 ,本文编制了以A为变量、分别用节点元、Whitney型和Mur型棱单元插值的有限元程序 ,通过用此程序计算源于工程涡流损耗的国际TEAM 2 1问题及 2 1 0模型 ,比较了棱单元与节点元法的计算精度、占用内存和用PICCG法迭代的收敛情况 ,讨论了两种单元各自的优劣。     

用混合H－φ法计算三维瞬态涡流场

本文用混合棱边有限元一节点边界积分法对三维瞬态涡流场进行了数值分析计算。在涡流区以磁场强度Ｈ为状态变量，在非涡流区以简化磁标量位φ为状态变量。当非涡流区为广阔域或无界域时，和通常的有限元法相比，这种混合方法只需较少的变量，节省内存，适用于复杂煤质条件和复杂边界条件的涡流电磁场数值计算。同时，对Ｈ的直接计算减少了因借助位量计算所带来的微分误差。本文还分析了外部刚度矩阵的形成以及边界积分方程的奇异性。最后给出一个计算实例。     

线性有限元计算的外推插值法

基于线性有限元法，运用有限元外推和有限元插值理论，本文提出了一种计算二维电磁场的新方法──外推插值有限元法，并以算例反映这种方法的特点。     

有限元技术的发展及其在装备制造业中的应用

结合有限元法的发展历程，介绍有限元法的发展趋势和研究进展，概括有限元法的特点，并以风电、曲轴、核电等装备产品的开发设计为例介绍了其应用前景，总结了有限元分析技术在装备制造业的综合应用方向，指出应大力推进有限元分析技术及软件的科学研究和工业化应用。     

特高压交流同塔双回输电线路邻近建筑物时畸变电场研究

为了解特高压交流输电线路邻近建筑物时畸变电场,采用有限元法计算了1 000kV交流同塔双回输电线路邻近不同结构和材料建筑物时的工频电场。首先建立了含弧垂导线、钢架和空气场域的计算模型和有限元模型;然后计算分析了钢架附近地面、阳台和屋顶的工频电场,通过与实验模型比较验证了计算方法的有效性;最后分析了钢筋和砖土材料房屋楼顶的畸变电场,比较了2种房屋是否开窗时阳台和室内的场强。结果表明,有限元法可有效计算建筑物周围的工频电场;靠近导线侧房屋棱角及棱边附近工频电场畸变较大,钢筋和砖土房屋楼顶棱边中心处畸变电场分别为10.40kV/m和6.02kV/m,较不存在房屋时分别畸变了123.18%和29.18%;砖土材料对室内电场屏蔽效果较差,其一层室内最大场强可达4.82kV/m;开窗会使钢筋房屋阳台处电场从32.2mV/m增大到1.95kV/m,但砖土房屋阳台电场变化较小。     

基于数学形态学的医用管制瓶边缘检测

本文提出一种改进的数学形态学边缘检测算法,对传统形态学边缘检测算子进行改进,得到一种双结构元的抗噪形态学边缘检测算子;选取了适于管制瓶视觉检测的结构元素;用基于多结构元素的数学形态学边缘检测方法进行管制瓶边缘检测.实验结果表明,与经典的边缘检测算子和传统形态学边缘检测算法相比,该算法在噪声环境下具有更好的边缘提取能力.该算法可用于管制瓶的机器视觉检测系统.     

A mixed high‐order vector finite element method for waveguides: convergence and spurious mode studies

In this article we construct and analyse the performance of various combinations of high order edge elements for the transverse field component with high order node elements for the longitudinal field component. The overall efficiency and mode resolution improve dramatically with high order elements. For example, quadratic/cubic elements provide accuracy of 10⁻⁴ in eigenvalue 1000 times faster and resolve the discontinuities in the field very accurately. In the mixed FEM for waveguides we observed that edge elements may produce spurious modes. When the order of the edge elements is equal or larger than the order of the node elements, spurious and degenerate modes are present. Any other combination of the orders did not produce spurious modes. We study the spurious modes from the divergence point of view. We also study the convergence properties of high order elements and compare the results with the theory. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

共顶(轴)多介质锥(楔)中球(轴)对称静电场及其一般公式

本文提出并论证了多种介质锥公共锥顶点处点电荷的场是球对称场,多种介质楔公共棱轴处线电荷的场是轴对称场,给出了电位和电场强度的一般公式,并讨论了它们的应用。     

Some invariant sums of higher‐order sensitivities

In this paper, a new class of invariant sensitivity sums of higher‐order sensitivities is given. Sensitivity sums considered are relevant to a network function of general lumped time‐invariant circuits containing passive and active elements. It is assumed that the circuit is linear and consists of one‐port elements and two‐port elements only. A part of the one‐port elements is described by admittance parameters and the other part by impedance parameters. The rest of the one‐port elements are independent sources. Two‐port elements are only controlled sources. Hybrid matrix should describe functional relationships of the elements. Formulas for invariant sums of sensitivities of first, second, third, and fourth order are presented. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

A genetic algorithm for the optimal sequential partitioning problem

The optimal sequential problem is defined as the problem of finding the minimum cost partition of the nodes of a directed acyclic graph into subsets of a given size, subject to the constraint that the precedence relationships among the elements are satisfied. A heuristic algorithm based on tabu search has been proposed for this problem [2]. However, there is a tendency for the solutions obtained by tabu search to become trapped in bad local optima in parallel graphs with random edge costs. In this paper we present a genetic algorithm for the optimal sequential partitioning problem. We develop an effective two‐point partial order crossover satisfying sequential conditions, which preserve better blocks that have a larger sum of edge costs. In this crossover we introduce the roulette selection method to escape local optima. We also assess the effectiveness of the algorithm. The results show that this proposed algorithm outperforms any other algorithm using tabu search in terms of solution quality. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(4): 43–51, 2001     

电磁场数值分析中棱单元矢量插值函数的研究

针对电磁场数值分析中较常用的Whitney型和Mur型两类棱边有限元矢量插值函数 ,通过研究目前文献中这两类矢量插值函数的各种形式和它们的性质以及与节点元插值函数的关系 ,指出了虽然Whitney型和Mur型棱单元矢量插值函数形式各异 ,但其导出机理是一致的 ,文中给出了统一的导出方法     

基于棱单元法计算爪极发电机负载特性

本文用四面体棱单元三维有限元方法计算一台28V,35A汽车用爪极发电机负载特性.用迭代的方法计算出发电机负载不同转速时的输出电流.棱单元有限元法比节点元有限元法对内存的需求少,计算时间少,因此适合计算爪极发电机负载特性.样机的实验结果与棱单元法计算结果的一致性验证了计算结果的正确性.本文对爪极发电机负载性能和参数的计算以及爪极发电机的优化设计具有一定的理论参考意义.