三维涡流场有限元分析中的标量电位的研究

本文以三维涡流场有限元计算中所遇到的角点问题为突破口，分析讨论了标量电位在三维涡流计算中的作用，指出了消去标量电位以引入修改矢量位的前提条件。     

混合式步进电动机的三维有限元分析

研究三维非线性静磁场的数值解，采用矢量位对３９ＢＹＧ０１型混合式步进电动机进行了三维静磁场的分析计算，并推导出三维非线性静磁场的周期边界条件及其数学模型，编制了三维有限元软件包。为了在微机上解决三维问题，提出了波阵法技术。     

采用可视化输入及数据库技术的场域综合有限元分析系统

介绍一种适用于温度场、电流场、交变磁场、涡流场及其耦合场的综合性有限元分析软件。该软件以关系型数据库组织数据,采用交互式可视化图形输入界面。具体说明了系统前处理、后处理及场域耦合的实现方法。     

矢量磁位散度约束的罚函数方法中罚因子的数值特性

介绍了三维电磁场有限元数值计算中约束矢量磁位的罚函数方法，通过实例计算讨论了罚因子的取值对有限元刚度矩阵性态、矢量磁位散度的约束及场数值解精度的影响。     

单元级别并行有限元法求解工程涡流场的关键问题研究

单元级别并行有限元方法(EBE-PFEM)目前尚未在工程涡流场求解中得到应用。由于含有不同导电媒质的工程涡流问题经有限元离散化得到的方程组呈现病态性质,给EBE-PFEM这一有效方法的应用造成了困难。本文从数学模型选择与算法实施两方面出发对此提出了解决方案。将修正矢量磁位法及二阶矢量位法应用于涡流问题的数学模型中,能够简化问题的数学模型并改善涡流场离散化方程组的性质;而采用EBE-PFEM法求解该方程组,可以解决工程涡流场分析的存储规模庞大、求解困难的问题。文中并给出了EBE-PFEM法在GPU(图形处理单元)上的实现过程。     

有限元分析三维涡流场的A,,V—Ψ方法

本文建立了有限元分析三维涡流场的A,V-ψ方法的数学模型,讨论了标量电位V在涡流计算中的作用,详细推导了A,V-ψ方法的Galerkin有限元离散过程及系数矩阵的计算公式,并给出了矢量磁位A与标量磁位ψ间的耦合形式。最后用国际TEAM问题7验证了A,V-ψ方法计算三维涡流场的有效性。     

时变电磁场场矢量解答的唯一性

本文在一定条件下,研究了采用矢量磁位和标量电位表述时,三维时变电磁场场矢量解答的唯一性;并以槽内载流导体的涡流问题为例,说明了保证二维正弦电磁场数值计算唯一解的方法.     

SVPWM供电矢量控制仿真

对电压空间矢量调制技术(SVPWM)供电的三相感应电机矢量控制系统进行了实时场路耦合有限元仿真研究,利用Ansoft公司的Maxwell软件和Simplorer软件分别对感应电机和控制系统进行了基于场的和基于路的仿真计算,即Maxwell软件进行电机部分仿真,Simplorer软件进行控制电路部分仿真,通过联合仿真组成了完整的仿真系统,验证了应用SVPWM技术和矢量控制技术的交流调速系统的优良性能。首先对SVPWM供电技术、矢量控制技术以及实时场路耦合有限元仿真方法进行了介绍。然后,针对仿真模型的搭建步骤,逐一进行了分析,给出了具体的解决方法。最后,运行仿真模型得到了仿真结果,并对结果进行了分析,得出了由SVPWM供电的矢量控制系统具有快速的动态响应、微小的转矩波动、平稳的速度运行等一系列的优良动、静态运行性能的结论。除了对研究对象优良的性能进行了验证,本文采用的研究方法也是一种新的尝试,实时场路耦合有限元方法因为其仿真的准确性正在成为业界广泛采用的一种新的仿真方法。     

一种计算旋转对称目标散射的有限元算法

本文给出了一种混合使用有限元和圆柱完全匹配层计算旋转对称目标散射的有限元算法。使用矢量棱边基函数表示横向场分量,用标量节点基函数表示角度场分量。矢量基函数的使用消除了伪解问题,圆柱坐标完全匹配层(PML)的使用缩减了有限元网格,从而避免了无用的计算。这种方法能够处理大型的实际雷达目标,同时与标准目标的计算结果符合得很好。     

可视化技术在结构有限元方法中的应用

综述了计算机可视化技术在工程数值计算中的应用，介绍了可视化结构有限元的原理，方法，以及力学计算过程中的标量场，向量场，张量场的可视化方法。最后，指出力学计算中可视化技术应用的有待进一步研究的几个课题。     

电磁场三维有限元结果的显示

研究了基于三棱柱剖分单元的电磁场有限元结果的后处理,给出了内部结果的剖切显示方法,通过将三棱柱单元细分为四面体单元,使三棱柱单元的等值面提取转化为简单的四面体单元的等值面提取,简单、实用地解决了单元细分时的相容性问题。最后介绍了利用OpenGL图形功能显示三维模型消隐的方法。     

大型变压器三维瞬态涡流场场路耦合模型

为分析变压器在端口电压约束下的电磁过程 ,本文研究了三维电磁场的场路耦合问题。根据A法和T法的各自特点 ,考虑变压器绕组的结构特点 ,引入外施电压的耦合 ,分别建立基于A法和基于T法的变压器三维场路耦合模型。将两种方法用于变压器绕组突发短路过程的计算 ,计算结果一致 ,但采用基于T法的三维场路耦合模型计算量小 ,非常适于涡流区所占比例较小的电磁设备的求解     

三维可视地理信息系统在禹州电厂的应用

三维技术通常应用于电厂的设计阶段。将三维可视地理信息系统应用于电厂的设计与管理中,有利于提高电厂设备及其信息的可视化程度和管理的智能化水平。文中针对禹州电厂的应用,阐述了禹州电厂三维可视化管理的解决方案、网络三维的解决方案以及所采用的关键技术。三维可视地理信息系统在禹州电厂的营运管理、安全生产及企业扩建工作等方面发挥了巨大的作用。     

新型轴向分段式外永磁转子爪极电机研究

在对轴向分段式外永磁转子爪极电机的结构特点以及运行机理进行分析的基础上,建立了其等效磁路模型和电路模型,并编写了该种电机的电磁设计仿真程序,对该种电机的运行情况进行深入研究;为了准确得到电机的各种参数,对该种电机进行了三维电磁场分析,运用有限元工具软件分析了它的磁通密度分布及空载反电动势的情况;并提出一种场路耦合仿真方法实现了对该种电机及其控制系统的整体运行情况的仿真;最后在理论研究的基础上提出了该特种电机的设计特点和设计方法,并研制了一台12极实验样机;通过样机实验结果与理论分析的对比,验证了理论工作的正确性和可行性,为深入研究该种爪极电机奠定了基础。     

旋转磁场电动式磁悬浮装置的状态方程与悬浮力控制

为实现静止稳定电动式磁悬浮,设计了一个旋转磁场电动式磁悬浮装置方案,该装置通过在初级绕组中通入三相交变电流产生圆周运动的交变磁场,与其在次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力,能够在装置静止的条件下实现固有稳定的电动式磁悬浮。为准确分析装置特性,建立了悬浮装置的电磁模型,采用多层行波磁场理论方法进行磁场分布求解,求得了装置的等效电路,经过数学推导得到了装置的状态方程,并设计了基于次级磁场定向控制的矢量悬浮控制策略。利用有限元计算和样机实验对磁场分布、等效电路参数和悬浮力控制效果进行了验证,结果证明装置能够实现稳定悬浮运行。     

三相突然短路时变压器电磁力的数值计算

本文以一台17000kVA三相变压器为模型,用有限单元法计算了在额定电压、不同初相角下突然短路时,变压器内的漏磁场,并由此算出了线圈上的恒定、50Hz和100Hz的轴向和幅向电磁力.研究表明,幅向电磁力用传统的设计公式即可得到满足工程要求的结果;至于轴向力,则必须用数值法才能得到准确值.     

二维开域电磁场的一般解法

针对开域空间磁场计算问题，提出了求解二维开域电磁场问题的一种新解法。这种解法可以将开域的场域缩小到包含所有铁磁媒质和电流区域的最小圆形范围，而问题的结果可以覆盖整个开域空间，计算分析表明，这种方法实现简单，只需求解圆形区域的有限元方程和边界方程，所需计算内存和CPU时间都很小。     

二维时变电磁场问题中涡流的约束

对于二维正弦电磁场问题,由于电源电流密度是一个未知的复常数,加上边界条件中向量磁位不易给定,因此需要对载流导体中的总电流进行约束,才能得到磁密和电密的唯一、正确解.本文对二维积分方程法和有限元法中涡流的约束方法进行了研究.对有限元法,根据问题的性质,又分成给定电流的多导体系统,串联约束和并联约束等三种情况,对每种情况都给出了定解方程和相应的离散格式.     

电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用

横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注.但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析.在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度.本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性.