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。     

用混合有限元和边界元法求解圆筒型直线异步电机的稳态特性

用混合有限元和直接边界元法计算了圆筒型直线异步电机的稳态运行特性,电机的初级和次级场域用有限元法分析,空气隙场域用边界元法分析,同时考虑了铁心的饱和,涡流效应以及齿槽效应的影响。     

用混合有限元和边界元法求解圆筒型直线异步电机的稳态特性

用混合有限元和直接边界元法计算了圆筒型直线异步电机的稳态运行特性。电机的初级和次级场域用有限元法分析，空气隙场域用边界元法分析，同时考虑了铁心的饱和、涡流效应以及齿槽效应的影响。计算结果与实验结果吻合较好。     

用边界元法计算含有电位悬浮导体的静电场问题

本文提出用边界元法计算含有电位悬浮导体静电场边值问题,推导出用边界元法计算这类边值问题的边界元方程,给出计算这类边值问题增列约束方程的方法,理论分析和实例结果表明,用边界元法计算含有电位悬浮导体的静电场问题,是一种非常有效的计算方法,可以方便地应用于静电场工程问题的设计与计算。     

无限大电极系统的保角变换边界元分析

本文提出用保角变换边界元法计算含有无限大电极系统的二维静电场边值问题，保角变换将无限大电极系统的无穷边界无界场域边值问题变换为有界场域边值问题，再利用具有诸多优点的边界元法进行求角，充分发挥保角变换和边界元法的各自优势，拓宽二者的求解范围。     

电磁检测中的开域电磁场数值计算

该文以涡流电缆偏心检测为例，针对电磁检测中开域涡流磁场难于求解这一问题，根据有限元和边界元的特点，对开域电磁场，采用设定虚拟边界的方法将无界场域分割成闭合的内部区域和开放的外部区域，在两个区域分别采用有限元法(FEM)和边界元法(BEM)，在虚拟边界上采用直接耦合方法，使有限元方程和边界元方程得以成功组合，从而获得全域解。该方法避免了利用自然边界划分有限元区和边界元区，使开放的边界元区含有多种媒质及源，造成边界元方程组非对称满阵阶数过高，难于计算的缺点。得出了磁场的分布及其检测对象的涡流损耗。计算结果与偏心量变化的线性关系和实验结果与偏心量变化的线性关系在视在阻抗的物理意义上具有良好的一致性，且磁场分布趋势合理。     

用样条边界元解电机电磁场

阐述了电磁场中B—样条边界元法的基本理论。该方法是在边界元法的基础上,应用3次B—样条函数作为插值函数,并对边界进行几何近似,建立了B—样条边界元离散化方程。本方法对于区域边界和边界条件复杂的电磁场问题的求解具有明显的优点,文中通过实例,计算了电机的电磁场,并作了分析比较。     

用边界元法计算航空继电器中的气隙磁导

本文是把边界元法应用到航空继电器中的气隙磁导计算。文中阐明了边界元法及其应用于计算气隙磁导的基本原理。用一个典型例子,通过电子计算机的计算结果,可看出它与其它数值法,如差分法,有限元法的计算相比,具有不但计算较简单,而且精确度高等优点,是一种目前用来计算气隙磁导较好的数值法。     

求解非定常可压缩流动问题的边界元方法的研究

由于边界元法具有独特的优点,在工程问题的数值计算中已经得到广泛应用,但在流体力学领域,对非定常、可压缩流动问题,过去尚未求得其基本解而无法考虑研究应用完全边界元法对其进行数值求解。在作者前期研究工作已取得该类问题的基本解的基础上,进一步对非定常、可压缩流动问题的边界元法数值求解问题进行了研究。根据虚边界元原理,以SF6断路器灭弧室内吹弧气体的非定常、可压缩流动为对象,推导出描述该种气体流动的完全边界元数学模型及其离散格式,并将其应用于对550kVSF6断路器空载开断过程中吹弧气体流动规律的数值计算上,其结果经与应用商业软件FLUENT的计算结果相比较表明,文中所建立的方法是正确、有效的,研究成果为非定常、可压缩流动问题提供了一种边界元数值求解的方法。     

用边界元法计算静电场第四类非混合边值问题

本文提出用边界元法计算介质分区均匀民政部下的静电场第四类非混合边值问题,推志出用边界元法计算第四类非混合边值问题的边界元方程组。理论分析和实例计算结果表明：边界元法是计算第四类非混合一种有效方法,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地于静电场工程问题的设计与计算。     

边界元法在接地计算中的应用——线路防雷接地电阻的计算

本文介绍用边界元法进行电流场计算的优点及编制的接地计算程序。给出了用此程序对各种辐射形接地装置进行计算的结果。对现有的一些接地电阻计算公式进行了评述,并修正了我国现行规程中计算线路防雷装置接地电阻时所用的屏蔽系数—A值。     

计算三维场的环状高精度插值单元

本文介绍一种用于计算三维场的环状高精度插值单元。环状单元按圆周方向作傅立叶级数展开而沿轴向按线性函数展开。由于该函数沿圆周方向可以用解析式表达。所以在边界元法中,使用环状单元较用有限元剖分单元的计算精度高,且收敛快,因此可以大量地减低未知数的数目。本文提供的方法可以计算任意取向,任意截面的多个轴对称电极系统的场。该法还可推广于模拟电荷法及有限元法中。本文中的示例表明了上述观点的正确性。     

水轮机部件流固耦合振动特性研究

本文把有限元法与边界元法相结合来计算水轮部件流固耦合振动问题。结构用有限元离散,用边界元计算结构周围的流体。编制了结构水下流固耦合振动的通用计算程序。对已有理论解的水中实心圆柱悬臂结构进行了计算,把计算结果与理论解作了比较。文中还对轴流式转轮叶片进行了流固耦合计算。为了更好地验证本文提出的计算方法和所编程序,还设计了一个模型固定导叶,对其进行了流固耦合计算分析和空气中及水中动态特性测试,计算结果与试验结果吻合较好。     

有限元–边界元耦合法在运动导体涡流场中的应用

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(finite element and boundary element coupling method,FE-BECM)。将FE-BECM应用于TEAM-7问题的计算,验证了该方法处理开域涡流问题的有效性。当FE-BECM应用于运动导体涡流场(moving conductor eddy current,MCEC)问题时,用有限元离散源电流区域和运动部件,用边界元离散自由空间并关联相互独立的有限元区域。该方法克服了常规有限元法使用1套网格处理运动问题所遇到的麻烦。使用有限元-边界元耦合法对单级线圈炮问题进行了计算,验证了算法处理运动导体涡流场问题的有效性。     

电磁场边界元法分析中的子域法应用

本文探讨了电磁场边界元法分析中的子域法应用。对于含有多层介质(可分为多个子域)的场域,采用子域法分析,具有占机内存小,计算时间也能相应缩短的优点,因而易于在较小型的计算机上实施尺寸较大场域的分析计算。这使边界元法更方便、更有效地应用于工程实际,是一种行之有效的方法。     

边界元法在块状土壤结构接地中的应用研究

目前通常用直接边界元法和间接边界元法对块状土壤接地问题进行研究,但对这2种方法进行对比研究却鲜见报道。对地网处在块状土壤区域中的接地模型分别用直接边界元法和间接边界元法法进行原理推导,通过与接地软件CDEGS的计算结果进行对比表明2种方法及编程原理的正确性;计算结果表明在相同边界剖分方式下,直接边界元法在求解该块状土壤接地模型时需要的剖分单元数量比间接边界元法需要的剖分单元数量更少,而且随着块状土壤厚度的减小,直接边界元法在剖分数量上的优势更加明显且计算结果更加稳定。最后运用直接边界元法对较为复杂的块状土壤接地模型进行计算,计算结果对实际接地工程应用提供了参考。     

新型曲面三角形边界元法及其在电场计算中的应用

用边界元法计算工程三维静电场时,为了减少计算节点数同时提高计算精度,提出了新型曲面三角形边界元方法.该方法利用二阶单元剖分边界面,再利用面积比值法构造对应于二阶单元的3个顶点节点的形状函数;以二阶单元的3个顶点节点为计算节点,与二阶三角形边界元法相比,大大减少了计算量;与一阶平面三角形边界元法相比,提高了计算精度.取球形电极的电场分布计算为例进行验算,计算结果表明:与一阶剖分的平面边界元法相比,网格剖分节点相同时,新型曲面三角形边界元法的计算精度明显提高;在计算精度要求相同时,新型曲面三角形边界元法计算节点数较少.     

用边界元法计算特殊静电场问题

本文提出了用边界元法计算一类要求系统所带量代数和为零，电位参点难以选定的静电场问题，推导出计算这类静电场问题的边界元方程，提出求解这类问题增列约束方 程的方法。     

轴对称静磁场的矢量边界元法

本文从格林积分公式及格林函数出发推导出以ｒＡ及为求解量的轴对称静磁场的矢量边界元法。与以往的以Ａ及为求解量的矢量边界元法相比，本文所推导的方法具有易于处理边界端点与交界面条件，并易于同有限元法结合的特点。通过对两个静磁场问题的计算分析，表明所建立的方法是可行的，具有较高的精度，可以很方便地应用于具有轴对称特性的电工设备的静磁场分析与设计。     

应用快速多极子边界元法的接地网接地参数计算方法

为解决用传统边界元法求解某些大型地网接地参数时需要的存储量过大而导致普通计算机因内存的限制无法进行求解的问题,提出用快速多极子边界元法求解地网接地参数,利用树的存储结构代替传统的系数矩阵存储形式,减少计算存储量,提高了计算效率.通过求解规模较小地网的接地参数对传统边界元和快速多极子边界元进行比较,快速多极子边界元法计算出的接地电阻值与CDEGS软件的计算值最大误差在2％以内,表明该方法的有效性.利用该方法对传统边界元法及CDEGS软件无法求解的工程算例进行求解,计算出的相关接地参数初步满足工程要求.