有限公式电磁场数值计算理论与性能

为了探讨有限公式电磁场数值计算方法的理论框架,研究工程应用中性能指标的准确性和计算效率,围绕有限公式方法使用全局物理变量和与电磁学实验定律直接相联系的特点,论证了有限公式方法的创新性思维.在系统地阐述有限公式方法理论体系的基础上,结合高频场的计算公式,说明了有限公式方法的计算思路,并通过与现有电磁场数值计算方法相对比,分析了有限公式方法的特性与优势.结合散射问题中的高频场与电机内的静态场实例,验证了有限公式方法的主要技术指标.该方法的计算精确度、计算效率则明显优于现有的电磁场数值计算方法,对该方法的深入研究,必将推动电磁场数值计算理论的进一步发展.     

电机电磁场的有限公式计算技术

有限公式方法是一种新型的基于全局变量的电磁场数值计算方法,该文针对工程中电机几何结构复杂的特点,研究了运用有限公式法计算电机内电磁场时的若干技术问题。提出了一个新的当网格单元形状为不规则三角形时的计算格式,避免了对大型矩阵的求逆运算。首次将全局变量中的源变量定义在原剖分网格上,将全局变量中的形态变量定义在映射剖分网格上,提高了在区域边界不规则的情况下多介质区域中磁场计算精度,和编程效率。该文还首次系统地介绍了有限公式方法中边界条件的处理方法,丰富完善了有限公式方法的理论体系。通过对一台实际电机的电磁场分步以及电气参数计算,并与有限元等方法的计算结果进行对比,验证了方法的可行性与正确性。     

电机三维温度场的有限公式法计算技术

有限公式法是一种类似有限积分技术的新型数值计算方法,其应用及理论研究仍在完善中。基于有限公式法下温度场代数场控制方程及其三维离散格式,该文对通用化程序编制中的对流散热边界条件简化处理、基于单元分析的模块化程序设计、计算数据前后处理等问题做了相关工作。讨论了有限公式法在三维复杂求解域问题中适用性与计算性能,并从数值计算角度验证了线性插值下有限公式法具有二阶计算精度。最后,结合3台不同结构、冷却方式的永磁电机三维温度场分析来说明有限公式法在复杂求解域问题上计算的准确性。就文中仿真算例而言,在相同网格、求解自由度以及求解迭代算法下,有限公式法比有限元法节约计算时间在12%~71.5%,两者计算占用内存基本一致。     

变面积式电涡流传感器线圈阻抗理论计算模型

变面积式电涡流传感器相比于传统的变距式传电涡流感器具有线性度好和量程易扩展等优点。介绍了变面积式电涡流传感器的基本测量原理和理论模型的建立方法。该模型利用二阶矢量位结合截取边界法建立了相关电磁场方程组,在此基础上推导并建立了传感器的理论模型并给出了传感器线圈阻抗计算以及相关场量的闭合解析表达式。实验结果证明了此模型的有效性和正确性,该计算模型与传统的数值仿真运算相比,不仅物理意义明晰,而且极大缩短了运算时间。     

幂级数法在感应透热设备的涡流场计算中的应用

本文基于幂级数法在涡流场问题中的应用,结合采用数值积分和有限差分法对感应透热工程中经常遇到的轴对称涡流场及有关电磁参数进行数值计算,并分析和讨论了幂级数法在应用中的收敛性。数值计算结果与买验数据相比较表明,本方法具有较理想的工程计算精度,是用于感应透热设备的涡流场计算及电磁设计的一种有效方法。     

基于R-L型分数阶导数与损耗统计理论的铁磁材料高频损耗计算方法

传统损耗统计理论对铁磁材料的高频损耗预测误差较大且存在过高估算的问题.为此,该文首先考虑高频条件下磁通密度不均匀分布对磁滞损耗的影响,提出基于有限单元剖分法的磁滞损耗计算方法.然后基于R-L型分数阶导数对传统损耗统计理论中的涡流场和涡流损耗计算式进行改进,并引入量子遗传算法对分数阶导数模型中阻尼系数和导数阶次进行全局寻...     

矢量图分析在电磁场教学中的应用

电磁场是在电气专业中重要的基础课,该课程特点是比较抽象,学好该课程不仅需要扎实的数学基础,还要具有较强的空间理解能力。学习电磁场的主要难点是如何应用矢量分析来解决电磁场中的基本定理,以及应用矢量方法解决实际问题。矢量图分析是在矢量代数计算或公式推导过程中充分利用矢量的几何图形的直观性来简化计算和公式推导,这种分析方法相比单纯依靠公式推导来说具有直观性和可视性。通过矢量图分析可以使学生加深电磁场基本概念的理解,提高解决电磁场实际问题的能力。     

运用有限棱单元法计算三维瞬态涡流问题

本文就有限棱单元法做了较全面的介绍和分析;推导了求解三维瞬态涡流问题的A~*-A方法的控制方程;运用补树技术保证了解的唯一性;最后运用有限棱单元插值和A*-A方法计算了TEAM WORKSHOP问题4。     

电磁铁吸力计算及仿真分析研究

针对圆环形电磁铁的典型结构,以麦克斯韦方程为理论基础,推导出圆环形电磁铁的电磁吸力计算公式,基于Magnet电磁场分析软件对其进行二维静态和二维瞬态运动仿真,仿真和分析结果表明推导的公式具有很高的精度,该公式为圆环形电磁铁的分析计算和设计提供了理论依据.     

复镜像法在平板导体涡流场计算中的应用

为了根据涡流检测中积分方程法(IEM)的理想裂缝模型,用矢量磁位推导出平板导体涡流场的并矢格林函数,将复镜像法用于涡流场并矢格林函数的计算,用Prony方法对矢量磁位中广义Sommerfeld积分(GSI)的被积函数进行指数逼近,使GSI转化为有限项级数之和,加速了无穷积分的计算,提高了涡流场的求解速度和计算精度。用涡流无损检测中的两组典型数据比较用复镜像法和直接数值积分法计算广义Sommerfeld积分的计算精度和求解速度,结果表明复镜像法在涡流场GSI积分计算中准确且高效。用复镜像法计算平板导体中含有平行裂缝和十字型裂缝的涡流场,其结果与有限元一边界元耦合法的计算结果对比表明求解方法正确和高效。     

用有限元方法计算汽轮发电机端部涡流场和温度场

本文用有限元方法对发电机端部涡流场和温度场联合求解。将矢量磁位方法发展到汽轮发电机端部涡流场计算中,计算中考虑了铁心中有限的磁导率及线圈的实际厚度。并用三维等参有限元方法计算了涡流损耗引起的温升分布。计算值与实测值符合较好。     

电力变压器附加损耗计算及影响因素分析

为了准确计算并抑制变压器的附加损耗,笔者提出了计算电力变压器附加损耗的涡流场分析方法,对两种型号的油浸式变压器的涡流以及附加损耗分布进行了计算。在涡流场的计算中,通过对铁心材料磁导率和电导率各向异性的处理来等效铁心片之间的叠积效果。文中给出了各主要金属构件中的涡流以及涡流损耗的分布,并对影响附加损耗的几个因素进行了分析。结果表明:结构件采用非导磁材料;适当的调整各结构件之间的尺寸以及采用中部出线的分接类型都可以有效地降低附加损耗。最后,对多种型号的变压器附加损耗进行了试验验证,计算与试验数据吻合很好。     

用混合H－φ法计算三维瞬态涡流场

本文用混合棱边有限元一节点边界积分法对三维瞬态涡流场进行了数值分析计算。在涡流区以磁场强度Ｈ为状态变量，在非涡流区以简化磁标量位φ为状态变量。当非涡流区为广阔域或无界域时，和通常的有限元法相比，这种混合方法只需较少的变量，节省内存，适用于复杂煤质条件和复杂边界条件的涡流电磁场数值计算。同时，对Ｈ的直接计算减少了因借助位量计算所带来的微分误差。本文还分析了外部刚度矩阵的形成以及边界积分方程的奇异性。最后给出一个计算实例。     

材料氢脆涡流评价的有限元仿真研究*

针对扩散氢在材料内部渗透和聚集引起的氢脆问题,提出了一种基于涡流信号的表征方法。以电化学充氢试样为研究对象,首先基于Fick定律计算了电化学充氢过程中试样的氢分布,然后基于电磁感应原理运用COMSOL Multiphysics建立了不同氢分布状态下材料氢脆的涡流检测有限元模型,通过数值计算分析时谐电磁场激励下试样的感生涡流场分布及检测线圈的电磁场量图,并通过原位拉伸实验定量表征氢脆程度,最后分析了氢脆指数-涡流响应信号之间的关联机制,进行实验验证。研究结果表明,金属材料的氢脆程度与所含氢含量密切相关,时谐电磁场作用下的涡流信号与氢脆程度呈现线性相关,验证了材料氢脆涡流评价的有限元模型的有效性。     

矢量渐近边界条件在三维开域涡流场计算中的应用

根据低频涡流场的特点，本文导出了能直接应用于直角坐标系的矢量渐近边界条件，它有利于有限元模拟具有较大纵横比的导体在外场激励下的涡流问题。在算例中，本文将Ｅ表述（Ｅ－ｆｏｒｍｕ－ｌａｔｉｏｎ）的棱边有限元法计算的结果与其他方法得出的结果进行了比较。     

外励磁磁流体润滑滑动轴承涡流损耗分析

引入了一种新型的磁流体轴承,针对该模型提出了一个计算磁流体轴承转子铁心内涡流损耗密度的公式。用Ansys软件中建立了其有限元模型,通过二维电磁场的有限元方法,求得了磁流体轴承内部的涡流损耗,验证了公式的正确性。     

实心笼型异步电机转子涡流分析与计算

使用ANSYS软件建立实心笼型异步电机二维有限元模型，分析考虑磁路饱和情况下电机起动时转子中涡流的分布情况，计算转子笼条和实心体中的涡流损耗。通过场分析方法对该种电机进行研究，为电机参数的计算、结构的改进及控制系统的设计提供可靠依据。     

实心笼型异步电机转子涡流分析与计算

使用ANSYS软件建立实心笼型异步电机二维有限元模型,分析考虑磁路饱和情况下电机起动时转子中涡流的分布情况,计算转子笼条和实心体中的涡流损耗。通过场分析方法对该种电机进行研究,为电机参数的计算、结构的改进及控制系统的设计提供可靠依据。     

变网格混合有限元法在计算非线性时变涡流场中的应用

本文把混合有限元法和变网格法结合起来,构造出适合于求解与时间有关的偏微分方程问题的计算格式。通过对变压器过励磁情况下的非线性时变涡流场的分析计算,证明这种方法比传统的有限元法具有灵活性大、构造插值格式简单和精度高等显著优点。