二维涂敷导体柱电磁散射特性的有限元分析

本文利用有限元一边界积分方程混合方法计算一个介质涂敷二维导体柱的电磁散射特性。文中利用有限元算法来计算柱体虚构边界内部场,用边界积分方程法计算虚构边界外部场,虚构边界上通过场的连续性耦合,得到一个内部场和边界场解的耦合方程组,从而计算出边界外部任何位置的散射场及雷达散射截面。所得结果与其它文献中的精确结果比较,吻合很好。     

有限元-边界元耦合法在二维电磁场数值计算中的应用及优化措施

在二维电磁场数值分析中,有限元-边界元耦合法将有限元法与边界元法结合,可以同时发挥两种方法的优势．笔者在介绍有限元-边界元耦合法原理与算法的基础上,分别研究子域逼近有限元法、Mortar元法和并行计算与有限元-边界元耦合法结合使用分别为关心区域相对整体区域尺寸较小、求解区域中包含运动导体和大规模高自由度电磁问题的数值计算提供优化途径．     

组合目标的电磁散射分析

积分方程(EFIE/MFIE)结合矩量法可处理任意形状金属或介质目标的电磁散射。本文用三角形面元对物体的表面进行剖分,面元上的电流分布用子域基函数表示,建立满足边界条件的电磁场积分方程,用伽略金法求解电磁流系数,计算了平面波照射下组合导体目标、结合导体/介质目标的雷达散射截面。     

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     

各向异性介质覆盖导体柱电磁散射特性的FEM/BEM分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维各向异性介质覆盖导体柱的雷达散射截面,对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了无限长各向同性介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面,结果与有关文献一致,在此基础上计算了各向异性介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面.     

介质覆盖导体柱散射特性分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质覆盖导体柱的雷达散射截面，对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析，然后通过场的连续性进行耦合，形成待求矩阵方程，最后应用内观法结合多波前法求解该方程．作为算例，分别计算了无限长介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面，结果与有关文献一致，在此基础上计算了两层介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面．结果表明，由于使用了内观法结合多波前法求解非对称稀疏矩阵，大大减少了计算时间．     

固体电枢电磁导轨炮非稳态电磁效应

根据麦克斯韦方程和热传导方程,建立了电磁导轨炮导轨、电枢二维非稳态电磁场和温度场的计算模型,运用有限差分P-R算法进行了耦合计算.数值结果显示了导轨及固体电枢内部磁感强度、电流密度和温度分布;同时由于电枢运动,电流趋向导体表面流动并在电枢尾部与轨道接触面上趋于集中,使电枢尾部焦耳热剧增导致出现高温烧蚀.研究工作为改进电枢设计,避免电枢在快速滑动中发生转捩并抑制烧蚀提供了理论依据.     

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。     

载流条形悬臂薄板的非线性磁弹性分析

该文在给出载流薄板在耦合场作用下的磁弹性非线性运动方程、电动力学方程和洛仑兹力表达式的基础上,通过变量代换将描述载流薄板的磁弹性状态方程整理成含有10个基本未知函数的标准柯西(Cauchy)型.并通过差分法及准线性化方法,将标准柯西型的非线性偏微分方程组,变换成为能够用正交离散法编程求解的准线性微分方程组,给出了这些方程的数值解系统.应用该法计算了条形悬臂薄板在电磁场和机械载荷耦合作用下的应力及变形;讨论了其应力及变形与外加电磁参量之间的关系.     

地下电缆参数的有限体元与虚拟媒质耦合分析方法

为处理二维局部非均匀大地媒质开域电磁场的求解问题,以地下隧道中电缆参数的计算为例,提出了有限体元与虚拟媒质耦合的分析方法。考虑隧道区域不导电的空气媒质对电缆参数的影响,采用虚拟媒质方法建立矢量磁位满足的积分方程,确定隧道边界节点与其内部节点的关系,从而可精确地截断开域边界。对于隧道内部的节点,采用有限体元方法,通过选择合适控制体单元,可确定隧道内部各节点之间的关系。该法基本保证了系数矩阵的稀疏性,避免了面积分多次重复计算,因此,该法的计算效率较高。数值算例表明,该法与积分方程法的计算结果的相对误差不超过3%。     

奇异热流密度场的数值分析(Ⅱ)——热流密度场强度因子的计算

采用稳态热传导问题的杂交有限元列式构造了奇异热流密度场单元,利用该单元可以高效、准确地计算热流密度场强度因子.在该杂交有限元的列式中,假设热流密度场由前期提出的一维有限元方法计算得到的特征解推导而来.一系列的数值算例表明,采用奇异热流密度场单元,仅需要很稀疏的有限元网格就可以得到非常精确的结果,说明所提出的方法是有效而可靠的.     

开域场问题的有限元解法

本文探讨了在开域电磁场问题中近似应用有限元法时，所采用的边界条件的适用性，考虑了无限元的应用，并研究了边界形式的选择对内部位函数分布的影响。图１０、参３。     

炮膛抽成真空状态下的电磁轨道炮的性能分析

空气阻力是电磁轨道炮发射过程中受到的主要阻力之一,为改善发射性能,可以将炮膛内抽成真空。因此,本文建立了轨道炮的SIMULINK仿真模型,并对轨道炮在有空气阻力和炮膛内处于真空状态下的发射过程分别进行仿真计算,对比分析了两种情况下的出口速度和系统效率。结果表明,将炮膛内抽成真空,可有效提高电磁轨道炮的出口速度和系统效率,同时减少了电枢的出膛时间,对提高系统寿命具有重要意义。     

时变场中导电导磁体的边界元素法

该文研究了低频人工时变场（似稳场）中任意导电导磁矿体的边界元素法。通过对矢量位的边界积分方程，再以样条边界元素法进行离散，得到实分量的常系数方程组和虚分量的二阶微分方程组。此方程可利用时间积分的样条函数方法求解，解出矢量位后，利用磁场强度与矢量位Ａ的相应关系而求得二次磁场的水平分量和垂直分量。     

发展中的电磁轨道炮

介绍了电磁轨道炮的发展历程和工作原理，对过去20余年影响其武器化过程的关键技术如脉冲功率电源、发射轨道和发射单元作了重点论述。比较了现有各种供电方式的优劣，概括了轨道和发射单元设计时应注意的问题。由于理论研究在相当长的一段时间是电磁轨道发射领域的研究重点，本文从力场模拟、热场模拟和电磁场模拟3个方面作了展开讨论，归纳了理论研究的发展趋势。     

电磁悬浮技术中导体元受电磁力的计算

为解决电磁悬浮技术中导体受电磁力的估算 ,用解析函数拟合级数代替对无穷级数求和 ,得到圆电流磁场的解析解 .分析了圆电流非近轴区导体元所受的电磁力 ,讨论了在圆电流和螺线磁场中导体受趋肤效应的影响 .为电磁悬浮设计线圈提供一种简明的计算方法 .     

电磁轨道炮信号控制处理系统的研究

对电磁轨道炮实验系统信号控制与采集进行了描述．利用开关型光耦和线性光耦等元件,进行了信号系统和计算机控制系统隔离与传输的研究．采用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋Ｗ和ＶＢ语言开发了具有Ｗｉｎｄｏｗｓ界面特点的软件系统应用集成平台．     

220 kV变电站的智能汇控小室优化安装方案

针对新疆地区智能汇控小室损坏率高,使用寿命短和存在拒动、误动的问题,提出220 kV汇控小室优化研究方案.利用建模软件构建了新疆某地区220 kV变电站的三维模型,基于有限元方法进行变电站稳态电磁场分布研究,仿真数据与现场试验数据比较结果验证了该电学模型的准确性,对该模型采用空间寻优法获得智能汇控小室的最优安装位置方案.228个测点的工频电磁场仿真、试验对比数据平均误差为5.3％,满足变电站电压允许波动7％的要求;在平行进出线(X)、垂直母线(Y)以及安装高度(Z)方向上工频电磁场衰减速度的正交试验表明,Y方向衰减速度最为显著,220/110 kV侧分别在(2,10,2)m和(1.5,6,2)m处获得最佳安装位置方案.研究结果为进一步研究工频电磁场的变化特性和变电站二次设备安装路径优化提供一定的理论参考.     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.     

“灰盒”边值问题数值模拟在采场通风中应用

本文以淮北芦岭矿无煤柱采场通风为例,讨论了“灰盒”边值问题数值模拟的应用.利用计算机自动优化调参.对参数的边界条件进行识别.通过计算机进行有限元分析,摄取风场优化流网,且自动打印出等势线,为通风安全提供数据和对策依据.