一种快速有限单元法及其在三维磁场计算中的应用

针对大容量三维磁场的计算机模拟提出了一种快速有限单元法,通过用索引的方式进行刚度矩阵的计算与存储,大大节省了计算所需内存,采用超松驰迭代法进行求解,在大容量方程组的求解上大大快于上下三角(LU)分解法,提高了计算容量和计算速度,并成功地应用于三维偏转磁场的模拟计算。     

螺旋线行波管的时域粒子模拟研究

基于粒子模拟技术研究了螺旋线行波管的时域非线性理论,慢波结构中的场通过螺旋带模型求解得到,并考虑了夹持杆和屏蔽桶的影响,推导得到了注-波互作用的动理学方程;聚焦磁场可以是直流磁场也可以是周期永磁场;用泊松方程求解得到空间电荷场;注-波互作用方程用MacCormack的差分格式进行计算。给出了时域计算得到的瞬态特性,并与基于一维Christine及三维Christine理论的计算结果进行了比较。     

可视化技术在三维磁场分析软件前后处理中的应用

面向对象技术、可视化技术及人机交互技术等相结合，开发了用于三维磁场计算的积分方程法仿真软件。该软件有可视化的前后处理程序，并且它还可以通过IGES文件格式同常用的三维CAD软件UG—Ⅱ或Pro/E等接口。在前处理中通过交互式技术使用户能够方便、快捷的建立求解模型，在后处理中能够将计算结果以图形方式直观地显示。     

横向稳态磁场作用下微束等离子电弧数值分析

为分析外加横向稳态磁场作用下电弧特性与电弧对工件热、力输入的变化规律,本文建立了微束等离子电弧三维模型,将外加磁场简化为背景场添加至模型,使用有限元分析软件COMSOL进行求解计算.结果表明:外加横向稳态磁场作用下,喷嘴内部各项特性均未发生较大变化,喷嘴下方电弧等离子体在洛伦兹力的作用下向x负方向移动,电弧温度、等离子...     

强磁体结构的磁场和应力同步分析方法

在强磁体结构中，电磁力是主要载荷。由于磁场计算和结构分析属不同学科，这两部分研究一般都是孤立地、分别进行的。本文指出了这样研究的弊病，提出了磁场和应力同步分析的方法。并以中国ＨＬ－１托卡马克磁体为例，采用有限元应力分析和三维磁场计算同步进行的方法，得到了托卡马克环向场线圈的磁体力、应力和变形分布。     

用于偏转线圈三维磁场计算的谐波表面磁荷法

将三维磁场计算的表面磁荷法和空间谐波展开技术相结合 ,提出了一种用于偏转线圈磁场计算的谐波表面磁荷法。利用空间谐波的正交性 ,导出了与铁芯表面感应的磁荷各次谐波一一对应的磁场谐波。根据铁芯表面的法向磁场关系 ,建立各次磁荷谐波的积分方程 ,并进行了离散化。此方法将三维问题简化为一维积分方程问题 ,可以处理铁芯磁导率为有限值及铁芯与线匝间具有任意间隙的情况 ,具有较大的普遍适用性。用此方法计算了一个偏转线圈的例子 ,取得了较好的结果。     

Er3Ga5O12法拉第效应的计算

用量子理论得出求解Er3Ga5O12磁光效应的近似方法。计算得到了在温度为4．2K，外磁场沿（100）、（111）两个方向的法拉第旋转角与外磁场的变化关系，其结果与实验值吻合较好。     

汽轮发电机端部绕组的电磁力计算与振动问题

采用解析进行求解，推得了汽轮发电机端区绕组的磁场及相应电磁力计算的表达式，并在此基础上，给出了绕组线棒振动的非线性磁固耦合运动微分方程。运用伽辽金法，对振动方程简化形式的解进行了研究。最后，给出了单根绕组线棒所受电磁力的计算结果及分析。     

两种不同铁芯结构纵磁真空灭弧室触头三维磁场对比分析

本文建立了两种不同铁芯结构的纵向磁场真空灭弧室触头三维模型,一种铁芯为带有断口的环状结构,另一种是由12个柱状铁芯圆周方向排列的结构,采用有限元分析方法对两种结构的三维模型进行仿真计算,分析对比两种铁芯结构对电流峰值时刻纵向磁场和电流过零时剩余磁场以及磁场滞后时间的影响,计算的过程中考虑到了涡流的影响。从仿真结果中可以得到以下结论:1.电流峰值时环状铁芯结构产生的纵向磁场大于柱状铁芯结构,但柱状铁芯结构产生的纵向磁场比环状铁芯结构的均匀;2.电流过零时两种铁芯结构的剩余磁场分布相似,但环状铁芯结构的剩余纵向磁场大于柱状铁芯结构;3.柱状铁芯结构的磁场滞后时间要小于环状铁芯结构,电流过零时剩余磁场强的区域对应的磁场滞后时间也大。     

一类（0，1）规划问题的定界组合算法及其在离散变量结构优化设计中的应用

本文提出了求解一类线性（０，１）规划问题的定界组合算法。本算法首先根据约束条件对组合的下界进行定界，在搜索过程中再根据目标函数对其上界进行定界，因而在搜索过程中删除了大量的非可行组合及非最优组合，大大地减少了计算工作量，提高了计算效率。     

复合材料弹性模量的等效微分计算

为计算三维随机短纤维增强复合材料的弹性模量，探讨了如何采用微分等效介质概念。结合应用无限大弹性体中的等效夹杂理论和复合材料弹性模量求解中的自恰方案，建立起计算短纤维增强复合材料弹性模量的微分计算格式。然后通过数值求解非线性耦合微分方程组计算了短纤维增强复合材料的总体弹性模量。     

三维有限元并行EBE方法

采用Jacobi预处理,推导了基于EBE方法的预处理共轭梯度算法,给出了有限元EBE方法在分布存储并行机上的计算过程,可以实现整个三维有限元计算过程的并行化。编制了三维有限元求解的PFEM(ParallelFiniteElementMethod)程序,并在网络机群系统上实现。采用矩形截面悬臂梁的算例,对PFEM程序进行了数值测试,对串行计算和并行计算的效率进行了分析,最后将PFEM程序应用于二滩拱坝-地基系统的三维有限元数值计算中。结果表明,三维有限元EBE算法在求解过程中不需要集成整体刚度矩阵,有效地减少了对内存的需求,具有很好的并行性,可以有效地进行三维复杂结构的大规模数值分析。     

磁场模拟装置的设计

介绍了一种磁场模拟装置，用于模拟某测试时需要的外部磁场。利用MATLAB软件对其磁场分布进行了计算仿真，并提出了该磁场产生装置的设计方法。该磁场装置能够模拟实验所需的外加磁场，还可以实现零磁场。     

铸造材料伸缩尾翼气动载荷下接触问题的分析与研究

采用有限元技术,应用MSC仿真软件分析铸造材料伸缩结构尾翼在弹道飞行过程中气动载荷矩阵作用下的接触应力问题.通过建立计算模型,施加边界条件及启动接触非线性求解器进行求解,得到尾翼三维结构下的位移和应力情况,该种MD Nastran隐式非线性求解器SOL600计算方法能够充分模拟实际三维结构的接触问题.     

某带凸肩发动机风扇叶片非线性响应及断裂故障分析

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片，以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法，在考虑凸肩接触面三维运动的情况下，对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行了估计，并进一步对该叶片高阶故障振型的振动特点进行了分析，讨论了其故障原因并初步提出排除故障的几种思路。     

板式电涡流阻尼器有限元仿真与参数优化

为了实现板式电涡流阻尼器的精确、高效和优化设计,首先以某一电涡流调谐质量阻尼器为计算模型,验证了采用三维电磁场有限元稳态分析方法计算板式电涡流阻尼器阻尼系数的准确性。利用三维磁场有限元稳态分析法,分析了板式电涡流阻尼器的各设计参数对阻尼比的影响。结果表明,三维磁场有限元稳态分析方法能够准确计算板式电涡流阻尼器的阻尼系数;导体板厚度、导磁钢板厚度、永磁体间距、空气间隙和永磁体的排列方式对板式电涡流阻尼器的阻尼性能影响显著,在设计中应综合考虑。     

应用单纯形算法解决心磁源定位问题

利用超导量子干涉器(SQUID)系统得到的ST-T段的心脏磁场检测数据进行电流源的计算与分析的过程中,要根据等效心脏磁场源模型求解磁场源的位置、幅值和方向等参数。采用单电流偶极子(SCD)模型源参数估计的方法,利用单纯形算法(NM算法)对检测得到的心磁数据进行源参数估计。     

多弧离子镀膜机靶源电磁场的研究

多弧离子镀设备蒸发源的电弧放电受外加磁场的严格控制，靶面处不同的磁场分布 具有不同的电弧放电形貌，这样，靶面处磁场强度的计算显得特别重要。本文基于多年 科研实践和研究生论文试验对电磁线圈在靶面各处产生的磁场强度的计算进行了理论推 导和研究，建立了数学模型，并进行了比较精确的磁场计算。计算值与实测值较好地相 吻合。该计算可作为多弧靶设计的依据。     

一种新型永磁球形步进电动机的研究

针对国际上新提出的一种永磁球形结构步进电动机进行了研究。首先运用积分方程法和三维有限元法进行了磁场计算,在此基础上应用麦氏张量法和虚位移法对其转矩特性进行求解,获得了电机的矩角特性,并通过不同的方法对比验证了计算结果的正确性。同时提出一种基于加权无向图的运动控制算法,通过对路径进行搜索,实现了对电机通电状态的有效控制,达到了沿着期望运动轨迹运动的目的。在对电机及其滑轨支架位置检测系统进行运动学分析的基础上,对电机实际步进运动过程和编码器输出进行了仿真研究,结果显示出了位置检测系统和控制算法的有效性。     

三维全局弱式无网格方法计算膨胀腔消声器声学模态

应用三维全局弱式无网格方法求解膨胀腔消声器的声学模态,使用无网格径向基函数点插值法求解三维形函数,使用伽辽金加权残数法离散系统方程,最终求得三维声学模态。计算某简单膨胀腔消声器前23阶三维声学模态频率,并且与有限元计算结果对比,相对误差均在1%以内,验证了运用三维无网格方法计算声学模态的正确性。进而分析模态振型图,改进消声器结构,优化消声性能。