一种电磁场-传输线组合的时域有限差分方法

气体绝缘开关设备(GIS)的传输结构主要由均匀传输线结构和三维非传输线结构组成,为了准确高效地计算GIS设备中开关操作产生的快速瞬态过电压(VFTO),提出了一种电磁场-传输线组合的时域有限差分方法 (3D-1D FDTD),即分别采用三维电磁场时域有限差分方法和均匀传输线时域有限差分方法对GIS设备的三维非传输线结构和均匀传输线结构进行建模和时域计算。讨论了衔接电磁场与传输线的耦合边界条件和计算迭代格式的稳定条件,并以一段GIS设备长直管母线为例,计算了不同位置的瞬态电压和瞬态电流,将计算结果与纯一维传输线等效电路模型的计算结果进行对比,验证了本文方法的有效性。     

二维半空间时域有限差分瞬态场外推方法

提出用于二维半空间时域有限差分的瞬态场外推计算方法． 该方法把上半空间远区场分作3部分：第1部分是上半空间外推边界上电磁流辐射场沿直达波路径的贡献;第2部分是该电磁流辐射场沿反射波路径的贡献;第3部分是下半空间外推边界上电磁流辐射场沿透射波路径的贡献． 关于后两部分的计算要点是: 用斯奈尔定律确定外推边界上电磁流辐射场的反射点和透射点,并把它们投影至沿观察点方向的时间盒子中;计算电磁波从等效源至反射点或透射点所需的时间,以此确定真正的投影时间盒子;用相应极化波的反射或透射系数作为沿反射或透射路径对远场贡献的比例系数;最后用两个模型验证二维半空间瞬态场外推算法．计算结果与已报道成果具有很好的一致性．     

半导体PN结器件瞬态行为一维模拟

用时域有限差分（ Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ） 方法对 Ｐ Ｎ 结器件所满足的耦合、非线性、刚性偏微分方程组进行了数值计算,得到了半导体 Ｐ Ｎ 结器件的瞬态行为的一维模拟．     

声电耦合场的时域有限差分方法

将时域有限差分(FDTD)方法拓展到声电耦合场的仿真领域。在电磁场、声场FDTD方法的基础上，采用一种新的适合分析声电耦合场的差分离散方式，从而使FDTD方法完全适用于声电耦合场。这是FDTD方法用于声电耦合场模拟的初步尝试，仅通过一维压电媒质的例子来说明方法的可行性，仿真了正弦声源激励下，声场、电磁场的传播和耦合，二维和三维的对应仿真将陆续报道。     

时域有限差分法模拟微生物生长曲线

研究微生物生长是研究污水生物处理的基础,微生物生长曲线又能体现出微生物在不同的生长阶段的特征。利用计算机模拟微生物生长曲线的形态,将有利于对各种复杂环境下微生物的生长进行预测,以便为处理工艺的改进的控制提供参考。文章将增殖曲线和消亡曲线同时应用于微生物的生长曲线,推导出形式简单的控制方程。并运用时域有限差分法,将控制方程转化为可用计算机实现的形式。将程序模拟结果与实验结果相比对,证明时域有限差分法能够较好地预测微生物的生长状况。经过几种差分方法的比较,认为向前差分法的方程更简单,编程更容易,预测的结果也与实际值较接近。     

一种混合时域有限差分方法

给出一种基于ＦＥ－ＴＤ方法和Ｄｕｆｏｒｔ－Ｆｒａｎｋｌｅ有限差分方法的混合数值算法，以计算不均匀导电地层中的瞬态电磁场，该法提供了一种用于模拟具有任意时间波形的电磁脉冲在大地深层的传播的方法，且所需ＣＰＵ时间比ＦＤ－ＴＤ法少得多，通过与ＦＤ－ＴＤ法比较，证明了该方法的可靠性。     

二维各向同性介质地震波全波场的有限差分模拟

对地震波场的有限差分方程进行了详细的推导,采用改进的中心线算法对有限差分方程中的大型稀疏线性方程组进行求解,并对算法的稳定性进行了分析。通过对二维双层弹性介质中的地震波全波场的模拟,获得了清晰的地震波波场特征,包括面波及体波波场特征。     

一种可穿越介质的二维时域有限差分亚网格技术

介绍了一种二维时域有限差分方法的亚网格技术,其中粗细网格的划分比为２。由于粗细网格的特殊排布,该方法可以应用于亚网格边界穿越介质的情形。通过计算测试,精细网络边界的反射系数小于－４５ｄＢ,所编程序具有很好的稳定性。     

三维实体有限差分网络自动生成策略的研究

计算机数值模拟技术是工程计算中的一个重要环节。应用这种技术对温度场,流场和应力场等进行模拟分析,可为工程设计提供可靠的依据,而网格剖分则是数据模拟以前处理技术的重要组成部发。     

ESD脉冲辐射电磁场瞬态仿真与分析

现今电子电路的结构越来越复杂,大量的无源器件集成在PCB各个模块上,这些元器件极易收到来自外界的EMS干扰信号的干扰,通常情况人们将目光集中于中低频段信号通过传导耦合串扰直接进入设备,而忽略了EMS干扰的高频特性会在近场范围内通过空间磁场施加在模块上. 本文通过模拟静电放电(ESD)脉冲电磁辐射场,分析其在近场对PCB板级电路上的复杂无源模块产生的辐射干扰,并且对无源模块周围受到影响产生的场进行仿真并且得出时域上的信号强度分布.     

电性源短偏移距瞬变电磁场扩散规律三维数值模拟

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于以上问题,采用三维时域有限差分法,对电性源短偏移距瞬变电磁场在地层中的扩散规律进行了模拟,并研究了三维异常体对电性源短偏移距瞬变电磁场扩散的影响。结果表明:电场E_x分量的正极值区域主要集中在发射源附近,并随着时间的推移逐渐向下扩散; 电场E_y分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 电场E_z分量在地层分界面产生跃变; 磁场H_x分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 磁场H_y分量上部为负值区域,下部为正值区域,说明H_y分量也会受到返回电流影响; 磁场H_z分量极值区域主要位于发射源下方,并随着时间的推移逐渐向下移动; 对于三维异常体,电场E_x分量和磁场H_y分量的灵敏区域位于异常体上方,而电场E_y分量和磁场H_x分量的灵敏区域位于异常体外部,且分布在异常体四周,磁场H_z分量的灵敏区域位于异常体两侧(靠近发射源和远离发射源位置),说明电性源短偏移距瞬变电磁场的5个分量对三维异常体的灵敏区域不同,不同的分量应选择不同的区域进行观测。     

变压器三维瞬态电磁场研究

对电压源激励的三维瞬态电磁场进行了研究,给出基于A－■－A法的三维场路耦合电磁瞬态计算模型,对一240000kVA电力变压器突发短路瞬态过程进行了实例计算。     

Pippard超导体的瞬态电磁渗透方程

在Ｌｏｎｄｏｎ宏观超导体电动力学的基础上，借助于二流体模型，建立了Ｐｉｐｐａｒｄ超导体的瞬态电磁渗透方程。该方程给出了非定域Ｐｉｐｐａｒｄ超导体对时变电磁场的响应关系。     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

用于瞬态电磁测试的脉冲磁场产生系统的研究

脉冲磁场作为一种优秀的激励源,可应用于许多材料性质的无损检测技术中,以提供瞬态电磁测试条件。在国际热核聚变实验堆(ITER)项目中,为了测试实验包层模块(TBM)材料的瞬态电磁性能,需要设计研制上升时间约为3 ms,磁感应强度可达0.8 T的脉冲磁场产生系统。首先,理论分析了脉冲磁场产生的原理,依据实验设备条件确定了系统各个参数,使系统能达到该测试项目的要求。其次,搭建了脉冲磁场产生系统,包括充放电电路、螺线管、工控系统、磁场测试系统、真空系统和数据采集处理系统。最后,对脉冲磁场产生系统进行了测试,并分析了影响系统的因素。测试结果显示,该系统产生的脉冲磁场,能够满足瞬态电磁测试项目的需要。     

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。     

用状态方程求解瞬态电磁场

描述导体中瞬态电磁场问题的基本方程是涡流方程－ 将涡流方程进行空间离散以后,在每个离散节点上所得到的空间离散方程与动态电路中一种典型节点所形成的节点电压方程有相同的形式－ 根据相似理论,整个离散后的瞬态场域可用一个动态网络进行模拟－ 由于每个节点电压恰好为每节点上等效电容电压,因此,整个离散场域便可由一组状态方程来描述－ 这样,求解瞬态电磁场问题就转化为状态方程的求解问题－ 通过实例计算,得到比较满意的结果－     

瞬变电磁模型映射反演

由瞬变响应曲线随地下电导率、发射回线边长与观测时间的平移伸缩特性,近似反演地下介质的电性参数,并称之为视模型,再根据视模型与真模型的加权平均模型之间存在的一一映射关系,应用关系映射(RMI)原理,提出一种新的瞬变电磁模型映射反演方法,并对该算法的收敛条件及收敛速度进行了分析和讨论。映射反演算法无需计算反演灵敏度矩阵,具有算法稳定、收敛速度快的优点,值得推广。     

MMC-HVDC电磁暂态仿真模型比较分析研究

主要研究了MMC 4种不同的建模方法,并进行适当改进,最后分别在PSCAD/EMTDC平台上搭建4种模型,分析比较其优缺点,结果表明:模型1、2、3、4的仿真速度越来越快,但仿真精度越来越低;模型1、2、3可以研究子模块的电容电压平衡、环流、预启动过程等,而模型4可以很好地模拟MMC交直流侧的动态特性,但是不能研究MMC内部的动态特性。