用边界元法分析直线电机的瞬态电磁场

本文用边界无法计算了扁平式直线电机的瞬态电磁场,推导了拉氏方程的时空基本解以及一系列边界元计算公式,合理地处理了由于媒质运动引起涡流方程中增加的μσv_x(A/x)项。样机的试验证明了本文提出的数学模型、理论分析和处理方法以及计算机程序基本上是正确的。     

各向异性媒质中三维涡流场的等效源法

提出计算各向异性媒质中三维涡流场的等效源法。该法是将各向异性媒质中涡流场问题转化为附加等效源的各向同性媒质中涡流场问题。还提出实现等效源法的迭代算法，该算法是用通常的求解各向同性媒质中涡流场的方法（如有限元法、边界元法、模拟源法等）迭代计算附加等效源的各向同性媒质中涡流场。文中还给出了等效源迭代算法的收敛条件。由于每次迭代都可以利用计算各向同性场的中间结果，所以迭代计算所需的机时不多。文中给出了计算实例。     

用于非规则波导传输特性分析的高效坐标变换法

针对传统数值方法在非规则波导的数值计算中存在边界处理复杂、计算效率低等问题,提出了一种高效分析非规则波导传输特性的坐标变换法。首先根据变换函数,将非规则截面区域映射为一个简单的规则截面区域,为保证变换前后Maxwell方程组满足形式不变性,变换后的规则截面区域需填充适当的各向异性媒质,媒质参数由Jacobian变换矩阵确定,由此将非规则截面波导转化为一个与其等效的规则截面波导;其次借助有限元法对简单的等效规则波导进行求解,可有效降低边界处理算法的复杂度和剖分网格密度,提高数值计算效率。对椭圆波导和矩形脊波导的计算结果表明,使用该方法能够在保证足够计算精度的同时,节省计算资源达50%以上。     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

圆筒型直线感应电动机推力特性计算

本文采用了伽辽金有限元方法,计算了具有运动次级的圆简型直线感应电动机的推力特性.为计及次级运动的感应作用,在扩散方程中增添了运动项,同时考虑了铁芯饱和及涡流效应,以及齿槽和边端效应的影响.所得计算值与实验结果吻合较好.文章还对气隙磁场进行了定量分析.     

圆筒型直线感应电动机暂态特性研究

采用与传统的用等值参数分析计算电机暂态过程的不同方法，从场的角度，通过暂态电磁的计算，求取直线感应电机的暂态特性计算中，比较全面地考虑了饱和，涡流及边端效应和齿槽的影响。计算结果与实验结果的较好吻合表明了该方法的有效性。     

恒定引力场对电磁场的作用

本文通过对引力场存在时的麦克斯韦方程的研究,发现恒定引力场对电磁场的作用与某种各向异性的非均匀媒质等效,从而提出“等效引力媒质”假设,并导出了这种等效引力媒质的电磁性质方程和等效引力媒质光学的菲涅耳方程,明确指出等效引力媒质的光学性质与双轴晶体类似,最后提出在强引力场中检验广义相对论的设想。     

小波变换法求电磁波动方程的高频解

提出了一种利用小波变换求解不连续性变系数电磁波动方程高频解的新方法,解决了 Ｆｏｕｒｉｅｒ 变换法无法解决的分层非均匀无耗媒质中波的传播与反射问题。并用该方法计算了一个 Ｆｏｕｒｉｅｒ 变换法能求解的特例,两种方法计算结果完全一致     

弹性波时域仿真的两个问题

为了解决医学超声探测的动态计算机仿真问题，将计算电磁学的时域有限差分(FDTD)方法应用于弹性机械波的模拟．建立了模拟弹性波时的有限差分模型，给出了弹性媒质运动学方程的FDTD离散形式，提出了复杂媒质边界的处理方法，用完全匹配层吸收边界截断计算区域．数值实验验证了上述模型和计算方法的有效性．     

域外样条边界元法（Ⅱ）

基于静态场计算的域外样条边界元法，通过源电流密度的变量代换和引入约束方程，提出了计算二维平面涡流场的外样条边界元法，并以实例分析了涡流场的趋肤效应和邻近效应。     

Laplace方程的Galerkin边界元解法

Galerkin方法是基于变分原理基础上的一种把微分方程或积分方程转化为等价的变分方程。通过离散变分方程求原方程数值解的数值计算方法。把Laplace方程的边值问题转化为边界积分方程后，通过与边界积分方程等价的变分形式，采用线性单元，利用Galerkin边界元方法求解。在计算单元刚度矩阵时，对二重积分的第一重使用精确积分，第二重使用数值积分，从而有效克服了奇异积分的计算，数值算例验证了Galerkin方法误差的理论结果。     

平面定常Stokes方程的Galerkin边界元解泌

把平面定常Srokes方程的边值问题转化为边界积分方程后，通过与边界积分方程等价的变分形式，采用线性单元，利用Galerkin边界元方法求解．在计算单元刚度矩阵时，对二重积分的第一重使用精确积分，第二重使用数值积分，详细推导了第一重积分的解析公式．数值算例验证了Galerkin方法误差的理论结：E（u）=O（h^2）     

线性压缩机用动磁式直线电动机

研制了一种新型直线压缩机驱动用动磁式直线振动电动机.建立了电动机磁路物理模型,并对磁路数学模型、电动机动子动力学模型和驱动电路模型进行了求解,得到了驱动电压与动子位移关联式,分析了电动机参数对动子运动特性和电动机性能的影响.运用电磁场有限元方法对动磁式直线电动机电磁场模型求解,磁通分布揭示了电磁力产生机理;运用直线电动机样机静态特性实验数据验证了数值分析的有效性.数据分析揭示了动磁式直线电动机力-位移-电流之间的关系,为压缩机和电动机控制系统设计奠定了基础.     

应用耦合法计算大型铝电解槽的电流场

本文建立了大型铝电解槽电流场的数学模型,应用有限元和边界元耦合法进行计算,方便地处理了阴极炭块的非均匀正交各向异性问题;在计算中使用了具有场域自动剖分,矩阵分块,矩阵行优化排序和非零存贮等稀疏矩阵技术的计算程序,在对多种结壳情况下铝电解槽电流场的数值计算结果进行分析的基础上,得出了一种使铝液中水平电流较小的结壳形状。     

对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究

研究了绕两柱体的内流问题 ,采用了流体力学边界元方法〔1〕.为了提高计算精度 ,在对边界积分离散化计算时 ,增大了单元的密度 ,并对角点问题用非协调单元法进行了处理 ,得到了速度场和内点的压力分布 .结果合理 ,方法有效     

滑动轴承无摩擦接触参数的边界元分析

应用边界单元法（ＢＥＭ），对平面应变情况下滑动轴承无摩擦接触时的接触参数进行了分析计算，并与常规Ｈｅｒｔｚ公式计算结果进行了对比。结果表明，用边界单元法可以提高接触参数的计算精度，并妥善解决了Ｈｅｒｔｚ公式计算值偏低的问题。另外在分析了轴承系统尺寸、材料参数及载荷变化因素而进行相应计算的基础上，给出了滑动轴承接触参数计算的经验公式。     

Reissner型板边界点法

文章采用 Reissner型板基本解来构建一系列特解 ,再通过边界点法确定边界元方程系数矩阵的全部元素。解算中不涉及具体插值 ,不用数值积分 ,避免了奇性处理 ,而任意点物理量的计算不依赖于待解的边界未知量 ,算效高 ,精度好。该法还可用来分析其它各类板壳问题 ,无论是各向同性还是各向异性的 ,不同的只是应按各自的基本解来构造全特解场矩阵     

Artificial Boundary Method for Calculating Ship Wave Resistance

The calculation of wave resistance for a ship moving at constant speed near a free surface is considered. This wave resistance is calculated with a linearized steady potential model. To deal with the unboundedness of the physical domain in the potential flow problem, we introduce one vertical side as an artificial upstream boundary and two vertical sides as the artificial downstream boundaries. On the artificial boundaries, a sequence of high-order global artificial boundary conditions are given. Then the potential flow problem is reduced to a problem defined on a finite computational domain, which is equivalent to a variational problem. The solution of the variational problem by the finite element method gives the numerical approximation of the potential flow around the ship, which was used to calculate the wave resistance. The numerical examples show the accuracy and efficiency of the proposed numerical scheme.     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．