交流接触器电磁系统的有限元动态分析

本文论述交流接触器电磁系统在启动过程中动态特性的有限元分析,这是属于电磁场与暂态电路和机械运动的耦合问题.本文采用参数耦合的方法求解动态联立方程组.这一方法已应用于32安交流接触器典型样机电磁系统设计.     

大间隙混合悬浮系统结构设计与特性分析

研制了一种新型电磁悬浮系统装置,该装置利用电磁铁阵列与永磁铁来提供空间三维方向的悬浮驱动力.与传统的电磁悬浮系统相比,该系统具有悬浮力大、磁场分布规律、运动范围广等特点,可明显提高系统的使用效率.基于有限元数值方法对悬浮电磁力特性以及合成磁场特性进行了详细分析,并进行了相关实验.结果表明,新设计的电磁阵列悬浮系统装置可以在大气隙下使用,具有较好的稳定性和可控性.     

电磁逆散射问题中的泛函方法

用于电磁逆散射问题中关于未知介质分布的非线性积分方程经离散化后，其相应的矩阵方程通常是病态方程。对于病态的矩阵方程，其解或是不存在或是不唯一。这取决于该矩阵方程是超定的还是欠定的。对于这样的不适定问题，可用一些泛函方法使其转化为适宜问题。文中介绍了用于电磁逆散射问题中的最小二乘方法、奇异值分解方法、正则化方法和最大熵方法，并对各种方法的优缺点给出评价。     

方锭电磁铸造过程中磁场三维分布的数值模拟研究

利用互感耦合电路模型，对方锭电磁铸造过程中磁场三维分布进行了数值模拟研究，为指铸造工艺的改进和结晶器优化设计提供参考。     

Genesio-Tesi系统的自适应同步控制

针对Genesio-Tesi系统,利用耦合法和非线性控制法实现了该系统的自适应同步控制.通过选取适当的耦合参数,利用耦合法可以较快地实现该系统的自适应同步;并给出具体证明过程.利用非线性控制法通过选取适当的非线性控制项也可以有效地实现该系统的自适应同步控制.并利用数学软件给出数值模拟,通过理论分析和数值仿真表明这2种方法都可以较快有效地实现混沌同步.     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场和流场的耦合分析

借助有限元方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行了磁场和流场耦合数值分析,得出了不同频率下钢液内部磁感应强度和电磁体积力及搅拌速度的分布规律.结果表明,在结晶器电磁搅拌时,随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,电磁体积力在钢液内部分布不均匀;在电流频率为3 Hz时,钢液搅拌速度最大.在现场对结晶器电磁搅拌器的磁场强度进行了冷态测试,实验值和模拟值基本相符.     

阵列式压电磁耦合能量收集器的建模与仿真分析

压电能量收集器可以使得无线传感器实现自供能,为了提高压电能量收集器的输出功率,设计了一种新型阵列式压电磁耦合能量收集器,该收集器将悬臂梁阵列式排布,并在系统中引入非线性磁力,然后建立其机电耦合模型,对模型进行数值仿真分析,通过改变激励幅值和激励频率等参数,研究其发电性能,结果表明:阵列式压电磁耦合能量收集器能够有效提高输出功率。     

板坯结晶器电磁制动过程的三维流场数值模拟

针对板坯连铸结晶器内的钢液流动特征,利用流场商业软件Fluent,建立了描述板坯结晶器内区域电磁制动过程的三维有限体积数学模型,进行了流场的三维数值模拟研究.通过数值计算,研究了磁场强度、磁场和流场的相互作用位置、拉速和水口侧孔倾角对电磁制动效果的影响,为优化结晶器内的钢液流场,设计合理的电磁制动装置及指导实际生产提供了依据.     

各向异性分层介质的电磁波传播特性

为了分析电磁波在分层各向异性介质中的传播特性 ,从无源区域的Maxwell旋度方程出发研究了非均匀各向异性介质中的特征波 .导出了一般各向异性介质中电场和磁场横向分量的耦合矩阵 ,由此得到了传播矩阵 ,进而给出了计算分层各向异性材料的反射系数和透射系数的解析表达式 .这种方法对于分析分层各向异性介质的电磁反射和透射特性是有效的     

电流互感器两种常用模型的电磁暂态仿真研究

介绍了目前国际上用于电力系统电磁暂态仿真的两种电流互感器模型-Lucas模型和J-A模型.描述了这两种电流互感器模型的理论背景,并通过电磁暂态仿真,对一次电流变化时两种模型的响应特性进行了比较,说明了这两种模型的特点,对其适用条件给出了一些建议.     

涡流对断路器方形永磁机构特性的影响

由于高压断路器永磁机构工作时间短、动作速度快,工作时会在动静铁芯中产生涡流,为了分析其对机构特性的影响,采用耦合法对永磁机构的瞬态磁场进行分析,并研究了电压激励下的瞬态磁场,推导出考虑涡流影响的非线性瞬态磁场数学模型.运用有限元分析软件Ansoft对方形永磁机构进行仿真,分析涡流对其特性的影响,并对其损耗进行计算分析.分析结果表明,由于涡流的影响使永磁机构的动作时间增长,在永磁机构动作过程中,动铁芯的涡流损耗很大.     

磁致伸缩材料Terfenol-D非线性耦合有限元分析

为了研究巨磁致伸缩材料Terfenol-D的非线性耦合磁力特性及响应,提出一种增量显式有限元列式及其在通用有限元软件中的实现方法.该显式增量方法基于实验测得材料性质或非线性本构计算所得材料参数,通过分段插值函数描述磁致伸缩材料的材料参数随磁场和预应力的非线性变化关系,采用耦合方程的弱形式给出相应有限元列式及增量算法,并在通用有限元软件ABAQUS中执行数值算例.该方法通过显式插值避免大多数数值方法求解非线性方程组的迭代过程,只需要先进行稳定性验证来标定合适的增量步长即可保证结果的可靠性.数值分析结果表明,该方法具有较好的精度和稳定性,能够准确有效地模拟不同预应力水平和偏磁场强度下的磁致伸缩非线性耦合响应,同时能够反映预应力对最大磁致伸缩的影响,即“反转效应”.该方法对磁致伸缩器件的设计应用及力磁耦合非线性分析具有一定的理论和实际意义.     

湿式换档离合器热特性仿真

针对综合传动装置中的湿武换档离合器,模拟了换档过程中对偶钢片和摩擦片的温度场和应力场瞬态变化特性.考虑了边界条件、摩擦接触、热机耦合和盘面油槽等因素,应用ABAQUS6.7建立了湿式换档离合器摩擦副的三维有限元模型.揭示了换档过程中摩擦副温度场及应力场分布规律.温度和应力在环状接触面中部数值较大,两侧处较小.对偶钢片上...     

区间参数梁结构热弹耦合效应分析

研究了含有区间参数梁结构在温度载荷和力载荷共同作用下的热弹耦合动力响应问题．建立了热弹耦合动力学有限元模型,给出了对结构瞬态温度场和动力响应进行相互交替迭代求解的耦合计算方法,其中,结构瞬态温度场利用有限差分法求解,结构动力响应则利用时间积分法求解．针对区间变量的有限元方程,基于各变量在区间范围内为均匀分布的近似处理,利用改进的蒙特卡罗方法求解,获得动力响应的区间范围．通过悬臂梁算例,分析了热弹耦合效应对动力响应的影响,并针对结构的弹性模量和热膨胀系数区间范围增大的情况进行了比较和分析,得出这两参数以及结构变形大小是影响耦合效应的主要因素．     

真空断路器永磁机构计算与分析

在介绍了高压断路器的双稳态永磁机构结构及工作原理的基础上，对其涡流电磁场方程进行了描述，研究了电流源激励下的瞬态磁场，并推导出考虑涡流情况下的非线性瞬态磁场数学模型，建立出永磁机构动态方程.采用耦合法，并且应用了ANSYS软件进行编程来对永磁机构的瞬态场进行计算，对它的线圈电流、动铁芯位移及受力进行分析，并研究了涡流效应对永磁机构的影响，得出应选择电导率小，电磁性能好和损耗低的导磁材料的结论.     

非线性转子-轴承耦合系统润滑及稳定性分析

为了分析滑动轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用全新的变流域流场计算的结构化动网格技术对滑动轴承的瞬态流场进行非稳态计算,提出基于计算流体力学（CFD）的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,形成转子与滑动轴承的流固耦合计算.讨论不同进油方式与进油压力对滑动轴承润滑流场的影响.数值计算表明,轴颈的涡动中心不仅决定于轴颈的转速和静载荷,而且随涡动幅值或动载荷的增大而升高;随着轴承长径比增大或间隙比减小,轴颈涡动中心上浮,易使转子-轴承系统失稳.     

永磁电机动态退磁的时步有限元计算

针对永磁电机瞬态运行时可能出现永磁（PM）材料不可逆退磁的问题,提出了一种利用PM实际磁化曲线建立其非线性退磁模型的永磁电机瞬态运行仿真的时步有限元方法.在电机磁场方程的求解中,给出了适用于各向异性材料的任何单元类型和任何单元个数的雅克比矩阵表示方法,并推导了以空间矢量矩阵表示的牛顿-拉斐逊公式和能实现非线性迭代计算的时步有限元公式.利用该时步有限元方法对一台永磁电机一相突然短路的动态过程进行了仿真计算,计算结果正确显示了PM材料的动态退磁过程.     

基于面向对象的非线性瞬态电磁场快速算法

针对求解非线性瞬态电磁场问题数据量大、速度慢的缺点，以及商业软件对研究的自主性、深入程度的制约。基于数据结构的基本原理，采用面向对象(OOP)和组件(COM)技术，提出了一种非线性瞬态电磁场问题求解的快速算法。将ICCG法、N-R法求解等过程和稀疏矩阵的构建紧密耦合。大大提高了计算速度。并易嵌入列其他软件中．仿真计算表明。该方法是有效的，又适合于工程及科研应用．     

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

传统电性源瞬变电磁法的资料解释多采用反函数迭代法计算长直导线源的全区视电阻率,该方法计算效率低,适用性有限。考虑到野外实际工作中水平接地导线源形状可能发生变化,给出了一种适应于复杂电性源发射的全区视电阻率定义方法。首先,利用电偶极子叠加原理得到了任意形状水平电性源瞬变电磁场的表达式; 接着,研究了均匀半空间下磁场强度及其时间导数的平移特性,通过理论公式推导给出了基于两种方式定义的全区视电阻率计算方法,该方法无需迭代,计算精度高、速度快; 最后,通过设计几种不同的地电模型,验证了用该方法求取全区视电阻率的可行性及有效性。结果表明:全区视电阻率能够很好地反映目标体的地电断面信息,对于低阻异常体的分辨能力要明显优于高阻异常体; 相比于磁场强度,用磁场强度时间导数定义的全区视电阻率有更大的异常幅值,且更接近地层的真实电阻率; 另外,全区视电阻率只与地层的电性结构特征有关,与装置的收发距无关。在对陕西省渭南市华州区华阳乡的实测数据处理中,将观测的二次感应电压转换成磁场强度时间导数,再运用平移算法求取全区视电阻率,取得了较好的应用效果。     

外加磁场淬火时瞬态温度场的数值模拟

在前期已提出的热传导方程的基础上,将外加磁场的作用视作一附加能量项,利用相变点附近铁磁材料比热和热膨胀系数的反常现象,建立包含磁场作用的热传导控制方程,应用有限元算法对中碳钢淬火却过程进行计算机数值模拟分析,定量求解热磁耦合作用下的瞬态温度分布。