B样条有限元法

本文以矩形单元上的B样条函数为形状函数,将样条函数理论应用于有限元法,构造了B样条有限元法,为二维规则场域中电磁场的分析与计算提供了一种理想的数值计算方法。本方法与通常的有限元法相比,基于样条插值的内在特性,不仅可得更高精度的位函数数值解,而且场量也充分逼近其真值。此外,计算量和所需计算机存贮容量都显著减少。文中成功地引用B样条重节点理论,解决了多种媒质场域内电磁场求解问题,并采用变形的B样条函数基解决了强加边界条件的处理。方法的实际应用由典型示例的解析解予以验证。     

混流式转轮有势流场解的库塔条件处理

本文通过对满足两类不同边界条件的势流函数有限元法求解并迭加，获得了较好满足库塔条件的混流式转化（ＨＬ２２０）的三维有势流场解。文中介绍了库塔条件的具体处理方法，分析了计算结果，并与其它处理方法进行了比较。     

用三维向量磁位有限元法计算实心转子异步电动机的磁场分布

用具有周期边界条件的三维向量磁位有限元法成功地计算了实心转子异步电动机内部的电磁场和能量分布。通过与二维有限元法和三维解析解的比较验证了程序和计算的有效性。     

光伏变电站用氧化锌避雷器多物理场耦合分析

针对传统有限元法在多物理场耦合计算过程中存在计算量大、精度过于依赖网格划分的缺陷,以某光伏变电站用220 kV氧化锌避雷器为例,提出一种将有限元法与无网格法结合的温升计算方法。首先,建立了避雷器三维流体场有限元模型,得到流体分布;其次,将对流换热系数作为温度场计算的边界条件,分别采用有限元和无网格法计算额定运行下避雷器温升和避雷器老化故障情况下的温升;最后,与基于传统有限元法耦合计算及实验结果进行对比,在验证了所提方法准确性的同时,还发现其求解速度远高于传统有限元法。     

光伏变电站用氧化锌避雷器多物理场耦合分析

针对传统有限元法在多物理场耦合计算过程中存在计算量大、精度过于依赖网格划分的缺陷,以某光伏变电站用220 kV氧化锌避雷器为例,提出一种将有限元法与无网格法结合的温升计算方法。首先,建立了避雷器三维流体场有限元模型,得到流体分布;其次,将对流换热系数作为温度场计算的边界条件,分别采用有限元和无网格法计算额定运行下避雷器温升和避雷器老化故障情况下的温升;最后,与基于传统有限元法耦合计算及实验结果进行对比,在验证了所提方法准确性的同时,还发现其求解速度远高于传统有限元法。     

电磁稳态条件下的力矩电机三维暂态温度场分析

根据传热学理论建立了力矩电机电磁稳态运行条件下的三维暂态温度场的计算数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件,根据电磁场计算，确定了定子铁心与磁极表面的损耗热源分布。以某型力矩电机为例,应用三维有限元法计算了电机温度场的同时，也对定子铁心损耗与转子磁极表面损耗对电机温度场的影响进行了数值分析，计算结果与实测结果相吻合。     

基于图像理论的永磁体涡流损耗计算方法

针对二维有限元法计算永磁体涡流损耗时无法计及永磁体涡流损耗轴向分布的不均匀,以及三维有限元的计算过程时间过长,研究了一种基于图像理论的三维解析法用于计算永磁电机磁体的涡流损耗。该方法将永磁体三维涡流场的边界条件与图像相结合,并考虑了定子开槽效应,磁体内部的径向和切向场变化以及不同源谐波的相互作用,同时计及了相电流引起的时间谐波。通过与三维电机有限元模型进行结果比较,验证该方法的准确性及可行性。     

渐近边界条件在轴对称无界高压静电场计算中的应用

将渐近边界条件技术引入到有限元数值计算方法中，计算了具有轴对称特性的两种典型高压电极无界静电场问题。结果表明：采用渐近边界条件后，计算结果具有较高的精度，可以尽可能地缩小人工边界的设置范围；该技术保留了有限元法的显著优点—系数矩阵的高度稀疏性和对称性；对于长宽比值较大的窄形电极问题，如采用人工边界为矩形的渐近边界条件，将会使计算效率显著提高。     

三维行波电磁场的有限元法

本文导出三维行波电磁场的复动态位有限元法,并对干单一导电媒质的情况,将复动态位简化为一个复矢量位,使计算工作量减小。导出时考虑了实际电机电磁场问题所具有的多种边界条件。用这种方法对异步电机空心杯转子的电磁场进行了计算,所得结果与解析解一致。     

一种基于有限元法与改进无网格法耦合的双定子电机振动噪声分析方法（英文）

针对传统有限元法在电机的多物理场耦合计算过程中存在计算量大、耗时长、精度过于依赖网格剖分的缺点,而传统无网格法又存在边界条件施加不方便,在收敛计算过程中矩阵容易产生病态的缺陷。以一台电动汽车用双定子永磁电机为例,提出一种将有限元法与改进无网格法结合的多物理场耦合分析计算方法,来解决旋转机械的振动噪声计算问题。首先,建立电机二维有限元电磁模型,然后深入研究了考虑任意电流激励下的电机电磁力。其次,分别将内外定子齿及永磁体电磁力导入基于有限元和无网格法的三维结构场中进行谐响应分析。在多物理场耦合分析过程中,精确的边界条件和数据传输是求解的关键所在。该文通过在有限元法与无网格法交界面之间的过渡区域内构造一个不匹配的网格数据映射矩阵,可以较好地解决有限元-无网格耦合计算边值问题,实现了两种方法之间的数据映射。然后,将振动分析结果作为边界条件,利用有限元法计算辐射噪声。再次,针对传统无网格-有限元耦合方法求解过程中存在截断误差的缺点,提出构造一种通过修改局部基函数的方法对无网格法进行优化并重新计算谐响应运动。最后,将这两种无网格方法仿真结果与基于有限元计算结果及实验进行对比,在验证了该文耦合计算结...     

三维有限元静磁场计算中周期边界的一种处理方法

在三维有限元静磁场计算中，提出一种处理周期边界问题的新方法，并导出有限元计算格式，文中将周期边界上节点的矢量位作为非独立变量处理，从而节省了计算机内存，最后，本文对国际电磁场软件测试模型（ＴＥＡＭ问题１３）进行了计算，获得了正确的结果。     

混流式转轮三维有势流场的有限元法计算及其库塔条件的一种处理方法

本文利用势函数的可叠加性，通过对两类不同边界条件的势流函数求解，获得了满足库塔条件的混流式转轮的三维有势流场解，并对库塔条件的不同处理方法求得的有势流场结果结果进行了比较。     

有限元—边界元耦合法在3维开域涡流场中的应用

基于A、φ-A法和库伦规范,推导了导体区域和非导体区域的有限元方程及自由空间的边界元方程,通过引入交界面条件,实现了将边界元矩阵等效为有限元矩阵求解的有限元—边界元耦合法。分别使用单纯有限元和有限元—边界元耦合法对TEAM 7问题进行了计算,通过对比3种有限元模型的计算结果指出了截断边界和远场单元在处理开域问题上的缺陷。为了探讨有限元—边界元耦合法的建模方式,根据包裹空气层的不同建立了3种模型并进行了对比分析。通过对数值仿真结果和实测数据进行对比,证明了有限元—边界元耦合法在处理3维开域涡流场问题上的有效性。     

大型水电站地下厂房机组支撑结构动力特性研究

就在建的某大型水电站地下厂房结构 ,分析计算了 18种振源的频率 ,全部采用三维实体单元对其进行模拟 ,建立了多个三维有限元模型并进行了计算分析和共振校核 ,研究了机组支撑结构不同的结构布置形式 ,不同的边界条件和不同的材料对其动力特性的影响 ,得出了一些结论 ,为有效优化地下厂房结构的整体动力特性 ,改进抗振设计提供了途径和依据     

大型水轮发电机定子三维温度场的等参元计算

本文给出了直角坐标系下６面体８节点等参元和３棱柱单元和计算格式以及３种确定径向通风沟表面散热系数公式。通过这两种不同有限单元和３种确定径向通风沟表面散热系数的方法,计算了两台大型水轮发电机定子温度场。比较了采用两种三维有限元方法计算所得到的结果,并利用数值方法对影响定子温度场的相关因素进行了数值模拟。最后与实测结果进行了对比,计算精度满足工程计算的要求。     

大型空冷汽轮发电机端部磁场数值计算

针对空冷汽轮发电机端部磁场计算中存在的问题，采用 三维有限元法建立了大型汽轮发电机端部三维涡流场的数学模型，模型充分考虑了定、转子铁心的端部效应和定子齿压指、压板、磁屏蔽、压圈等端部结构件和定、转子端部线圈的实际几何形状以及材料性质的影响。提出用二维磁场和三维磁场耦合求解的方法确定边界条件，该方法既能够保证计算精度又减少了求解区域，节省了计算时间；并给出了定子绕组端部渐开线模型的网格生成方法，利用该方法能准确模拟电机端部绕组的实际情况；以1台QF-150-2型空冷汽轮发电机为例，计算了计及涡流时汽轮发电机空载、满载端部电磁场，给出了电机端部结构件中磁场的分布和一些有价值的结论，计算结果验证了方法的有效性。     

1000kV立柱式氧化锌避雷器三维电位分布计算及均压环设计

基于区域分裂思想，采用虚拟半球面耦合边界将三维上半空间无界域划分成耦合面内子区域与耦合面外无界子区域。其中，对耦合面内子区域采用传统有限元法离散；而将耦合面外无界子区域当作一个大单元，采用满足拉氏方程的本征解作为该大单元的插值函数，这样从根本上解决了有限元法难以离散无界场域的问题, 从而形成了求解三维上半空间无界域静电场问题的一种新方法：有限元-解析结合解法。采用该方法对1000kV立柱式氧化锌避雷器三维电位分布进行了数值计算，讨论了影响电阻片电压承担率的多种因素。最后，给出了一种较为理想的均压环结构并得到了试验验证。     

对偶有限元法计算电磁参数的研究

本文导出了二维线性涡流场中通过直接求解场强(?及?)来计算电磁参数上、下界值的对偶有限元离散格式,提出了一种斜铁磁边界上及角点处磁场强度的给定方法,指出了出现上、下界颠倒现象的原因.通过计算实例表明,将对偶有限元法应用于工程实际问题尚有一定困难.     

电磁阀电磁场有限元计算软件

针对电磁阀计算的手工演算程序和基于磁路方法的不足,根据工程需求情况,选择了简单、成熟的二维有限元法,提出了电磁阀的二维电磁场有限元计算模型,为利用已有的计算程序,对外施电压约束采取了迭代计算的处理方法。软件界面采用易于掌握的VB编程,计算结果的后处理则利用了Manab的强大功能。该方法有效地解决了常用的基于磁路方法无法处理涡流场问题,并减少了设计、开发的工作量。     

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。