复杂地质条件下超大型洞室群有限元网格的自动生成

本文提出的“断面节点控制法”通过建立少量的以地质勘探剖面图为基础的主控制断面,经主控制断面二维网格划分、次控制断面衍生和运用多种合拆、连接及插值方法,对含有大型地下洞室群的复杂地层,进行了可供渗流有限元计算的三维空间计算网格的自动生成。该法较好地解决了当计算对象边界复杂、材料分区多变、研究区域庞大时,给自动形成三维有限元网格带来的不便和困难。多个工程实例应用表明,该法运用简单、适应性强、效率较高。     

基于STL格式的三维电磁场有限元自动剖分方法

在分析三维实体造型STL数据结构的基础上,提出了采用分层切片法来进行三维电磁场有限元自动剖分的方法。首先,建立了STL文件的拓扑结构数据,然后结合实体结构及材料特性确定一个垂直于z坐标轴的特征面域,并在此面域形成三角形单元网格,最后对实体在z方向分层切片,通过对面域逐层延拓投影,形成三维有限元单元网格。采用该方法开发了基于STL文件格式的三维网格自动剖分程序,并用于两个STL实体的自动剖分,结果表明,该方法可降低数据量,节省计算时间,实用可行。     

有限元网格的自动生成及快速实现

介绍了Delaunay三角剖分的网格自动生成方法，详细阐述了几何结构的初始三角化和网格和全自动生成过程，并对其采用的面向对象的程序设计语言VisualC＋＋的具体实现过程进行了简单介绍。     

三维网格的自动剖分与图形显示

求解表述各类边值问题的偏微分方程,有限元法定一种较有效的数值解法。文章描述了三维有限元计算常用的两种有限元——三棱柱单元和六面体等参元的自动生成原理,建立了相应的数据前处理软件。该软件采用了适当的图形处理方法,克服了应用有限元法的困难,只需直观地输入较少量的数据,就可形成有限元分析所需的各类信息,并能对剖分结果进行多种形式的二维和三维图形显示。     

有限元自动剖分系统Screen—mesh及其在磁场分析中的应用

介绍一种交互式的二维自动剖分软件Screen—mesh系统及其在电机磁场分析中的应用。Screen—mesh是在MICRO VAX Ⅱ图形工作站上实现的。它用鼠标器作为人机对话的主要工具,使复杂的有限元剖分过程在计算机上完成。系统采用菜单引导,利用多层次命令和窗口显示,通过人机对话过程,反复产生和编辑剖分图形,直至形成数据文件。本系统具有交互功能强、操作简单、网格容易修改等特点。     

一种参数化网格剖分方法及其在电机优化设计中的应用

提出了一种适用于电机优化设计的参数化网格剖分方法。该方法将所有剖分节点坐标表示为一组几何参数的线性函数,当电机的几何尺寸变化时不需要网格重新剖分,能显著减少有限元(finite element method,FEM)预处理时间,并通过自适应网格剖分方法和交换对角线技术提高网格单元质量。对电机的参数化网格剖分模型进行FEM计算,利用表面响应法对FEM计算的结果进行处理,构建电机的优化模型,再利用粒子群优化算法寻求优化模型的最优解,得到电机的最优结构参数。将该方法应用于电机优化设计的两个实例,验证了其有效性。     

有限元法的一种数据结构

稀疏矩阵非零元素压缩存储技术是处理大型有限元方程的必要手段,采用合适的数据结构是提高计算效率的关键。本文提出一种基于单元边索引的非零元素压缩存储方案,这种方案利用了单元边与总体矩阵中非零元素之间的一一对应关系,概念清晰。由于每个元素在压缩向量中的位置在网格划分阶段就确定了,因此在单元分析过程中就可以直接完成总体系数阵的压缩存储和边界条件处理,无需繁冗的寻址计算,矩阵的求解运算也非常便捷,最大限度地减少了有限元分析的内存需求,提高了计算效率。文中对相应的数据结构和算法描述做了详细的讨论,并通过一个涡流检测问题的有限元算例验证了本文方法的有效性。该方案可以方便地推广用于三维有限元问题和高阶单元。     

一个二维有限元网格的逐次细分法

本文给出了一种快速三角元网格逐次细分法,并提出了四边形单元网格的逐次细分法。     

采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构

交流1 000kV同塔单回输电线路中采用的是V串和I串复合绝缘子,其分裂导线、连接金具和均压环等结构较为复杂,电场强度较高,易发生电晕,因此需对均压环结构进行优化研究。运用有限元分析软件ANSYS建立3维模型进行电场计算,同时采用ANSYS参数化编程语言(ANSYS parametric design language,APDL)实现了粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法。对因模型结构复杂导致的计算量增加问题,运用ANSYS中的Submodeling技术有效减少了计算量,且能达到较高精度。研究结果表明:V串均压环的最大场强比I串约高出13.9%,V串绝缘子沿面最大场强比I串高出约29.2%,且结合有限元法(finite element method,FEM)与PSO算法,在ANSYS计算环境下能较好实现V串和I串复合绝缘子均压环结构的多参数优化。研究成果可使均压环和绝缘子沿面最大场强满足控制要求,挂网运行后未出现电晕。此方法能较好解决大场域、多介质复杂模型的结构优化问题,对粒子群智能算法在绝缘结构优化设计领域的研究具有参考价值。     

电磁场计算中的四边形组合有限元法

本文提出了一种利用四个二次型三角形单元拼装而成的四边形组合有限元计算电磁场的基本方法。其解具有精度高、连续的优点，同时显著降低了计算机的计算量和存贮空间。这种方法对于电磁场问题的计算具有较高的实用价值。     

基于有限元分析的光纤复合低压电缆热场仿真和结构优化

光纤复合低压电缆（OPLC）是由绝缘导体和光单元组成的复合电缆,可以实现低压电力和光通信双重传输。依据OPLC的运行原理,分析其运行过程中的电热关系,对OPLC内光纤温度与光纤传输损耗关系进行研究分析,说明了光纤温度变化对其传输损耗的表征作用。针对OPLC工作时电热效应导致光纤温度升高问题,从调整OPLC结构的角度提出优化模型,依次改变光单元位置 、耐热层材料、耐热层厚度,采用具有微管结构的光单元。利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合仿真软件进行仿真,分别计算了OPLC在额定工作状态下原始结构与优化后结构的温度分布。采用优化结构后光纤温度由86.8 ℃降低至77.25 ℃,表明本文提出的OPLC优化结构可以有效降低电热效应对光纤的影响。     

一种适于大型水轮发电机磁场计算前处理的新方法

本文在采用微分法生成四边形网格的基础上,实现了大型水轮发电机有限元计算用的三角单元自动生成。在前处理技术中,提出了采用电机定子线圈轮换数进行源区加电流的新方法。     

高压配电网网格化规划优化模型和方法

新电改背景下,精细化规划成为提高电网企业效益的关键。以工程应用为目标,结合相关规划导则,提出了基于供电分区优化的高压配电网目标网架规划优化模型和方法。首先明确规划区域高压候选通道布局;然后,基于供电变电站和高压线路通道N-1供电安全性最大化,同时考虑到高压联络线路费用的最小化,在全局范围内进行供电分区的优化划分;最后针对电气上相对独立的各供电分区,采用技术经济比较方法从有限的典型接线模式中进行优选。中间年网架采用了由简到繁的典型接线模式的过渡。所提方法在保证规划方案全局最优或次优的基础上,实现了配电网分区规模的由大变小和相应规划方法的由繁变简。算例表明了该模型和方法直观、简单和实用。     

基于有限元法的多导体分布电容自动计算方法及其应用

多导体的分布电容参数是电磁暂态问题分析的基础,为了能够准确高效地得到复杂结构多导体间的分布电容,首先基于电磁场理论推导了以感应系数为待求量的方程组,其次给出了方程组系数矩阵中各非零元素的计算方法,然后基于有限元法计算空间电场能量作为方程组的右端项元素,再通过求解方程组得到感应系数矩阵,最后由感应系数矩阵得到分布电容。将该方法应用于具有解析解的双导体传输线模型的分布电容参数计算问题,对比分析了不同截断边界条件和剖分网格下的计算结果,计算结果表明该方法在适当的截断边界条件和剖分尺寸下,电容计算结果最大相对误差<1%,从而验证了所提方法的有效性。将该方法应用于典型架空线路和绕组匝间的分布电容参数计算,所提出的基于有限元方法计算多导体间分布电容的自动求解方法只需在建模时对多各个导体施加一次边界条件,然后利用所提方法实现方程组的构造、求解和分布电容参数提取,从而大大提高了效率。     

一种新的发电设备利用水平评价指标及方法

新能源发电快速发展带来发电装机结构不断发生变化,依据传统方法计算的分类型和全口径发电设备利用小时不能像以往那样直观反映发电设备利用率水平.提出了发电设备"基准利用小时"概念,定义了发电设备利用率指数为利用小时占基准利用小时的百分比,给出了设计利用小时和可比利用小时2组标准取值,在此基础上提出了利用率指数计算模型.通过不...