一种针对集中绕组多单元永磁同步电动机的电感解析计算方法

多单元永磁同步电动机以其良好的容错能力,较低的单元驱动器容量等优点非常适合应用在低速大功率场合.普通三相电动机的控制策略也可以直接应用在这种电动机上.值得注意的是这种多单元集中绕组永磁同步电动机的电感参数与普通三相永磁同步电动机不同,各相之间的互感是不对称的.针对多单元集中绕组永磁同步电动机的电感参数,提出了一种解析计算方法.该方法首先利用绕组函数法得到磁路中各绕组产生磁动势的方向,再建立电动机的磁路模型,通过磁路模型求解各相绕组的自感和互感.最后通过将解析计算的电感与有限元法计算的结果对比,验证了该方法的有效性.     

集中绕组外转子永磁同步发电机非线性变网络磁路分析

为集中绕组外转子永磁同步发电机建立了非线性变网络磁路分析模型,给出了等效磁路结构,推导了各部分磁导计算公式,用节点磁位法建立非线性磁路方程,并用Gauss-Seidel迭代法进行求解,由此得到了发电机的磁链波形和电势波形,计算结果与有限元分析结果和样机实验结果吻合,计算速度则远远快于有限元法,表明所建立的等效磁路模型是计算该永磁发电机特性的快速有效的方法,从而为该电机的设计优化分析奠定了基础.     

盘式永磁同步发电机的电磁场分析

盘式永磁同步发电机的磁通为轴向,其磁路与传统电机相比具有很大不同,应用常规电机的磁路计算方法难以适用.介绍了盘式永磁同步发电机磁路的特点,推导了盘式永磁同步发电机的基本电磁关系,获得了等效磁路图.分别运用提出的磁路计算方法和Maxwell 3D软件提供的有限元法对一台DPG-5/7型样机电磁场进行了计算,并对2种方法的计算结果进行了比较.结果表明,2种计算结果一致,验证了推导的电磁计算公式是基本正确和可行的.     

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．     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

内嵌式变频永磁同步电动机设计及性能分析

采用有限元法分析了内嵌式变频永磁同步电动机转子永磁体各尺寸对电机气隙磁密和静动态特性及性能影响,研究了矩形和V形两种永磁体结构转子的永久磁极各尺寸选择依据和范围,利用分析结果分别设计了矩形和V形永磁体转子两种内嵌式永磁同步电动机。针对所设计的矩形永磁体转子内嵌式变频永磁同步电动机的交直轴电感参数和永磁体磁链值进行了有限元计算,对电机参数的实验测试结果证明了理论分析的正确性,分析结果为内嵌式变频永磁同步电机的设计和参数计算提供了理论依据。     

采用绕组变换的双三相永磁同步电动机建模研究

提出了一种双三相永磁同步电动机的数学建模新方法.基于产生相同磁动势和功率不变的原则,构建了一个等效的三相绕组,绕组变换后,原双三相永磁同步电动机等效为普通的三相永磁同步电动机.应用三相永磁同步电动机在两相同步旋转坐标系下的数学模型,完成了双三相永磁同步电动机在d-q坐标系下的数学建模和基于Matlab/Simulink的仿真建模.对一台6极双三相永磁同步电动机进行了仿真和实验,两者间最大误差在5%以内,因此该建模方法是有效和正确的.     

表贴式永磁电机漏磁导的解析计算

针对有限元法求解空载漏磁系数时计算量大的问题,采用磁路法全面考虑了永磁电机内部4不同漏磁通路径,并根据电机结构尺寸确定各漏磁通的积分区域,不但解决了磁路法在电机结构变化时漏磁系数计算不准确的问题,而且同时具备计算量小的优点。在极弧系数、气隙长度和永磁体厚度分别变化的情况下,漏磁系数的有限元结果与磁路法结果吻合,证明了该文所提出的漏磁导计算方法的准确性。该方法不需要复杂的有限元计算,尤其适用于电机优化设计。     

基于磁荷模型的永磁体空间磁场的有限元分析与计算

基于等效磁荷模型对永磁体空间磁场进行分析，并利用泛函理论建立了与该模型对应的交分形式，再利用变分原理详细地讨论了有限元计算方法．由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位，因而计算起来比具有3个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便．从永磁磁力轴承磁场的算例中可以看出，用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的。     

Halbach阵列永磁球形电动机转矩的三维有限元分析

为分析Halbach阵列永磁球形电动机复杂边界条件对电机性能的影响,采用有限元法对电机转矩特性进行了研究．建立了Halbach阵列永磁球形电动机三维有限元模型,得到了电机转矩的空间分布,并与解析法得到的结果进行了对比分析．在保证Halbach阵列永磁球形电机体积不变的情况下,分析了电机结构参数对电机性能的影响．对不同磁体结构球形电动机产生的自转转矩和倾斜转矩进行了比较．漏磁、磁场谐波及各自由度之间的电磁耦合对转矩特性的影响可以在有限元法中得到体现,使其与解析法得到的结果有所差别．永磁球形电动机采用Halbach阵列磁体结构后,转矩的输出能力得到了提高．在电机结构参数中,转子磁体厚度、定子线圈高度、内径及外径对电机的输出转矩能力具有较大的影响．结果表明在提高电机转矩输出能力上,电机结构参数存在最优值．     

改进并推广到三维接触问题的有限元混合法

提出一种改进的有限元混合法分析弹性接触应力,由于其中的柔度阵实现了对称化,故和通常的有限元混合法相比,不仅显著地提高了计算效率,而且减少了数据存储量.就考虑摩擦的三维弹性体接触模型,建立了一套相应的有限元计算格式并已付诸计算机实施.给出的汽缸盖算例与ADNA程序算得的结果对比,表明本方法有效、可靠、省时.     

应用组合法计算三维非线性涡流场中的损耗

在样条积分方程法，有限元法和表面阻抗法的基础上，提出了一种求解三维非线性磁场中涡流损耗的新方法－－组合法，其特点是针对工程电磁场数值计算中几种方法各自的适用范围，将求解区域划分为积分方程求解区和有限元求解区，通过边界条件的处理将两种算法耦合，考虑到波在导体中传播的特性，应用表面阻抗的概念，把导体内部的涡流损耗作用反映到导体表面，并与有限元方程耦合求解出导体表面的涡流损耗，针对ＴＥＡＭ ＷＯＲＫＳＨ     

多尺度表面织构流体润滑问题的快速求解方法

为解决传统数值方法在求解多尺度织构流体润滑问题时计算速度慢、效率低、规模受限等问题,提出了有限细胞算法.针对简单的织构模型,通过对比有限元、流体力学和细胞算法的计算结果,验证了算法计算结果的准确性.通过对比不同计算规模下有限元和细胞算法的数值试验结果,发现新算法的计算速度和计算规模都有显著提升.对于大规模多尺度的织构模型,使用细胞算法进行求解,发现新算法的计算时间与网格数目成线性关系,表明细胞算法对于大规模织构问题具有良好的快速求解能力,并且为工程中类似的多尺度问题提供了具体的解决思路.     

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求，比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型，或在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型，更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型，所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化，且不说用目前流行的数值方法难于求解，就算能求解也势必造成计算工作量的剧增，这就需要借助高性能计算机来担任这项工作．相对于代价高昂的共享内存多处理器技术，基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能．讨论了如何利用机群计算技术，实现地下水有限元并行数值模拟．从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手，系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术，并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中，取得了成功．还讨论了方法的应用前景，包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟，为地下水调度提供决策依据．     

基于二维有限元模拟光在多层组织中的传播

将有限元中残数及形函数应用到外推边界条件下的漫射方程中,得到了组织中辐射通量的值;模拟时采用多层的人头部组织,对其进行二维剖分网格、组装,最后用计算机进行计算．结果表明：光在生物组织中的分布利用二维有限元法结合漫射近似模拟,既可以对传统模型无法研究的复杂多层组织进行研究,又比蒙特卡罗方法大大缩短了计算时间．有限元方法是模拟生物组织中光分布的一种较有效的方法．     

离子源引出系统的计算机模拟

用边界元法及迭加原理确定有限元法中所需的人为边界上的边界条件，再用有限元法确定位场分布的方法来研究离子源引出系统．该方法与传统方法相比，可使有限元法的计算区域尽可能缩小，从而大大减少计算所需的ＣＰＵ时间，并能提高计算精度，为研究离子源引出系统中各参数对离子束品质的影响及系统的优化创造了极为有利的条件．同时采用可视化技术，在自洽解过程中可清晰直观地看到离子源引出系统的场分布和引出离子束的空间分布，以便检查中间结果和观察模拟效果     

采用无网格伽辽金法求解电容层析成像正问题

由于有限元法求解电容层析成像正问题的计算准备及后处理非常费时，对正问题的三维求解造成了瓶颈，为此，提出采用无网格伽辽金法求解电容层析成像正问题，获得正问题的弱变分形式，并用拉格朗日乘子法施加边界条件，从而得到数值解．在同样的仿真条件下，2种方法的计算时间分别为14．046S和5．078S．对5种典型流型进行仿真，结果表明，2种方法计算结果的最大相对误差为2．25％．因此，无网格伽辽金法与有限元法具有相当的精度，且计算速度有较大提高．     

改进的重力加载比例法在非均质边坡稳定性分析中的应用

为了解决强度折减法在非均质黄土边坡稳定性计算中的局限性,采用改进的重力加载比例法研究了山西某非均质黄土边坡的稳定性。首先,运用三轴试验抗剪参数,采用Mohr-Coulomb屈服准则,不相关流动法则,应用有限元分析软件建立数值分析模型,分析了计算得到的水平位移与实测的水平位移,验证了改进的重力加载比例法在该边坡中的适用性。然后,将其计算精度和时效与强度折减法的对比,结果表明:对于该非均质边坡,改进的重力加载比例法计算的安全系数与传统的有限元计算方法得到的安全系数的误差为3%,强度折减法计算结果的误差为7.6%;并且改进的重力加载比例法简化了计算过程,减少了计算过程中人工的干预,使得计算速度更快。     

Daubechies Wavelet Meshless Method for 2-D Elastic Problems

This paper introduces a meshless method based on Daubechies （DB） wavelets for 2-D elastic problems. The scaling and wavelet functions of the DB wavelet are used as basis functions to approximate the unknown field functions, so there is no need to construct costly shape functions as in the finite element method （FEM） and other meshless methods. In addition, the properties of the DB wavelets facilitate implementation of the method. The new method is used to analyze the elastic problem of a plain plate with a circle hole, and the numerical results agree well with the FEM. This method is effective and can be extended to solve complicated two or three dimensional problems.     

基于2.5维有限元算法的边界处理及网格划分

由于2.5维周期化技术能有效地处理列车振动波传播模拟过程中计算尺度与计算时间的矛盾,因而国内外学者在此理论基础上将FE(有限元)和粘滞边界以及IFE(无限元)等边界处理方法进行耦合.为讨论上述算法中有限元网格划分区域及单元大小对计算精度影响,通过运用软件Matlab编制程序读取Ansys中的模型信息,并将2.5维有限元和无限元边界耦合等算法在其中得以实现.在此基础上发现在相同的网格划分条件下,采用2.5维无限元边界较粘滞阻尼边界具有更高的精度,同时通过选取不同尺寸的有限元模拟区域及最大网格大小,将计算结果与经典解析解进行比较,并对上述网格划分参数的合理选择提出了建议.