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%。     

求解开域电磁场问题的区域映射有限元法

为了求解开域电磁场问题,提出一种区域映射有限元方法。该方法把待求解的无限大区域划分为内部有限区域和外部无限区域。对内部区域,形成传统的有限元方程;对外部区域,引入几何中的Kelvin变换,对变换后的场域形成另一个有限元方程。内外区域的方程在公共边界上耦合。结果表明,该方法使用1/9甚至更少的单元即可达到传统有限元法的精度。与传统有限元法相比,该方法大量减少生成的网格单元数、计算所需的内存和时间。已在二维和三维开域问题计算中实现了该方法。     

平面电磁波在运动薄板上的反射与透射

考虑到利用精确边界条件处理电磁屏蔽问题的复杂性,为简化电磁屏蔽边值问题的分析与计算,在平均边界条件的基础上给出了运动薄板电磁屏蔽边值问题求解的一种新的近似方法。经与精确边界条件下运动薄板电磁屏蔽边值问题的求解比较,发现该方法具有简便易行的优点,且在平均边界条件的有效应用范围内,可以足够准确地描述薄板两侧电磁场的分布情况     

阵列侧向电法测井的快速反演

在介绍阵列侧向电极系工作原理及快速正演计算的基础上,通过计算分析了Marquardt法线性反演过于依赖初值及迭代反演速度慢的不足。为避免迭代反演的缺陷,研究了采用BP神经网络进行测井快速反演的方法。通过对测井响应进行井眼校正等预处理,可有效减少网络训练所需样本数,提高反演效率。通过对比不同网络结构的计算精度与计算效率,选取了22个隐含层节点的3层网络,反演结果与真值吻合较好。该反演方法不需给定初值,不需迭代计算,反演100组参数用一般计算机仅耗时3 s。     

邻近效应对钢板阻抗的影响及其等效电路模型

为预测舰船系统的电磁兼容性和定量分析系统的共模干扰,研究了舰船接系统的阻抗特性。针对钢板2点之间阻抗特性与外部线路之间的关系,分析邻近效应对钢板阻抗的影响机理,建立了系统之间共地耦合干扰的三阻抗等效电路模型,采用四端连接方法测量了2个共地系统之间的耦合阻抗。分析表明,在强邻近效应情况下磁场耦合不仅产生等效互感而且产生等效互电阻,实验测试表明邻近效应使钢板电阻在1 MHz时比无邻近效应时大17倍。采用平面钢板简化模型和有限元计算方法分析钢板的耦合电阻,与实测数据的误差小于17%,验证了等效电路模型的正确性。     

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电,分析了边界元法计算带有高电阻率颅骨区域脑电正问题存在的缺陷,给出了解决该问题以及提高计算精度的方法.利用边界元所给出的场域边界和分界面上场量的约束关系,实现了一种由头皮电位推算皮层电位的高分辨脑电计算方法.通过多层球模型的仿真计算与实际解析解进行比较,验证了所提出的方法在一定条件下能够取得较高的计算准确度.     

求解多层媒质中点源电场问题的复镜像法

求解点源与半无限大均匀媒质的电场问题可利用经典镜像法。若媒质分层均匀,则经典镜像法需要无穷多个镜像来模拟这种电场问题,这给分析计算带来一定的困难。本文所介绍的复镜像法是采用任意函数的有限项指数级数Ｐｒｏｎｙ展开来定义镜像的大小和位置,而替代经典镜像法中采用无限项Ｔａｉｌｏｒ级数展开方法。仅利用几个复镜像便可以得到高精度的计算结果。对于一般的２层媒质问题,利用８个复镜像可以达到１千个经典镜像的计算精度。     

Combination Approach of FEM and Circuit System in IR Drop Analysis and Its Applications

A method was developed to solve the combined system of the current field and the circuit. The ＂super-node＂ was used to transform the matrix for conventional nodal analyses of a circuit system from non-positive definite to positive definite. Then, a positive definite matrix for the overall system was obtained by combining the matrix from the circuit nodal analysis method and the matrix resulted from finite element method （FEM） formulation to solve the FEM fields. This approach has been successfully applied to simulate the electrical potential and current distributions on each metal layer of printed circuit boards （PCBs） and integrated circuit （IC） packages for a given power supply. The simulation results can then be used to analyze the properties of the PCBs and IC packages such as the port resistances and IR drops. The results can also be used to optimize PCB and IC package designs, such as by adjusting the power/ground distribution networks.     

磁场计算差场积分方程法的改进

为了提高闭合薄壳情况下计算精度,改进了传统差场积分方程法.增加了铁磁材料表面上磁场强度切向分量为零的约束.在带有缝隙铁磁材料情况下传统差场积分方程法中,增加了等效面磁荷在一个铁磁物体上总和为零的约束.仿真结果表明: 对于一般的闭合薄壳结构求解,计算精度达到2%左右时,改进差场积分方程法所需计算机内存仅为传统差场积分方程法的10-3;对于一般带有缝隙结构的求解,在同样剖分单元时,改进差场积分方程法可将计算精度从传统差场积分方程法的23%提高到2.5%.改进后算法计算精度和计算效率明显提高.