基于有限元方法的圆简直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题,运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上,采用电磁场分析的专用软件AnsoflMaxwell2D对样机的瞬态特性进行仿真分析,得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线;并在加额定电压条件下,研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化,将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

基于有限元方法的圆筒直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题,运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上,采用电磁场分析的专用软件Ansoft Maxwell 2D对样机的瞬态特性进行仿真分析,得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线;并在加额定电压条件下,研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化,将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

圆筒直线感应电机电磁场的有限元分析

本文首先介绍圆筒直线感应电机结构,应用ANSOFT公司的Maxwell2D的仿真环境建立圆筒直线感应电机（LIM）的仿真模型。在所建立的模型基础上,对圆筒直线感应电机的电磁场分析,并绘制了磁场分布图。分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

GaN外延MOCVD设备反应室温度场的有限元分析及均匀性优化

首先采用有限元分析法对自主设计的感应加热MOCVD反应室的电磁场分布进行了数值模拟,得到了反应室内磁场强度的分布和石墨基座焦耳热的分布.然后以石墨基座焦耳热分布作为温度模拟的载荷,基于热传导和热辐射模型,模拟得到了MOCVD反应室和石墨基座的温度分布.为了提高石墨基座表面温度分布的均匀性,通过将常规的石墨基座同心放置调整为偏心放置,有效地改善了温度分布均匀性,同时提高了感应加热的效率.     

侧钻水平井提高石油采收率的油藏物理模拟

研究了水平井开采物理模拟的相似准则, 设计了油藏相似比例模型, 建立了水平井开采油藏物理模拟系统. 在该系统上进行了侧钻水平井开采的实验研究, 分析了侧钻水平井开采曲线变化规律, 比较了侧钻水平井与直井的开采效果, 研究了侧钻水平井的侧钻时机、开采速度、水平段长度等对开采效果的影响. 由于侧钻水平井开采时改变了油藏内渗流压力场和流体流动方向, 能够开采死油区内的剩余油, 提高了最终采收率.     

平面多层介质中空域Green函数的高效算法与应用

基于偶极子场理论，经过4个基本函数重构所有的矢量势和标量势谱域Green函数，并利用二级离散复镜像方法和高阶Sommerfeld恒等式，提出一种平面多层介质中的空域Green函数的高效算法．算法的优势在于：避免了利用传输线理论时需重写谱域Green函数各个分量，从而在不改变当前积分路径的前提下，直接提取表面波的影响，得到近区场和远区场都适用的空域Green函数，同时，有效地避免了电磁场混合势积分方程中电流（磁流）产生磁场（电场）的旋度因子，十分方便分析平面分层介质中三维结构的电磁散射和辐射特征，通过平面微带周期光子带隙（PBG）结构的S参数、大型微带天线阵列的雷达散射截面和平面分层介质中具有三维结构的目标的辐射场、散射场特性的数值分析，证明算法的有效性和正确性。     

微三角形槽道内非均匀定热流加热下的滑移流动换热

针对微三角形槽道, 利用正交函数法求解了滑移流区内带温度跳跃边界条件的能量方程, 理论分析了多种不同非均匀定热流密度加热条件下不可压缩气体在微三角形槽道内热充分发展滑移流动的换热特性, 获得了相应的温度分布及平均Nusselt数的计算式. 讨论了Knudsen数、微槽高宽比及不同加热边界条件对平均Nusselt数的影响. 计算结果表明: 正交函数法适用于微三角形槽道内滑移流动换热特性的分析计算; 在滑移流区, 微三角形槽道内的平均Nusselt数随Kn数的增加而减小, 但减小的幅度随微槽的高宽比和加热边界条件的不同而不同. 对微正三角形槽道而言, 相比单独底边加热条件, 两斜边加热条件下的换热性能在小Kn数时下降较缓, 在大Kn数时下降较大. 最后得到了非均匀加热边界条件下微正三角形槽道内平均Nusselt数的计算关联式.     

基于监测信号特征的批量钻削工序质量研究

针对批量钻削工序质量的快速监测和分析问题,利用批量钻削加工过程主轴功率信号和声信号的时域统计特征和频域能量特征构造了批量工序钻削过程特征矩阵。应用K均值聚类技术从时域统计、频域能量和时频域综合特征三个角度依据钻孔本身的质量特征对钻孔进行分类,分析批量工序过程特征分布状况,间接反映批量钻削工序质量。对比人工质量检测结果,分析批量钻削过程监控信号时频域特征矩阵聚类纯净度,结果显示其工序质量分布状况检测准确率高达94.19%     

中内磁层低能电子通量分布模式

本文根据磁层粒子动力学的基本原理,假定中内磁层的带电粒子为绝热运动,并通过波-粒相互作用,投掷角为各向同性分布,在随时间变化的电磁场中跟踪粒子弹跳平均的对流运动,包括电场漂移、磁场梯度和曲率漂移,同时考虑电子沉降造成的损失,建立了中内磁层低能电子通量分布模式.利用该模式,本文模拟了磁暴期间中内磁层低能电子通量的变化过程,并与卫星观测数据进行了比较.结果表明,模式计算结果与卫星观测数据的变化趋势吻合,对数通量相对于卫星观测结果的均方根（rsm）误差在0.5～1.0.     

平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管

首次提出并制作了一种全新的平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管，该器件垂直于沟道方向的电场Ez为一非均匀场。理论计算，TCAD三维器件仿真以及实验结果均表明，通过改变该器件其中任何一个栅极偏置电压，能够得到可以调节的输出特性（增益系数）及转移特性曲线，可以很方便地调节器件的阈值电压及亚阈值摆幅，并具备低功耗特点。这为电路的设计及器件制作提供了更多的灵活性，既可以简化电路的设计，又可以降低MOS集成电路制造工艺的复杂程度。平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管制作工艺与目前常规的CMOS工艺完全兼容。     

强化单相对流换热的一般理论指导原则

分析了强化单相对流换热的主要方法, 阐述了强化换热与能量损耗之间矛盾的统一性, 建立了换热(或火用)效率与换热过程动力及其与过程能耗的热力学关系, 导出了强化对流换热的一般理论指导原则——相对温度梯度场分布和速度场与温度梯度场的协同关系式. 温度梯度场分布与速度场分布相互制约, 当二者协调并满足该原则时, 则强化对流换热达到最优的换热效率.若温度梯度场与流速场协同程度确定, 则要求温度梯度场分布相对均匀性, 反之, 若相对温度梯度场的分布确定, 则确定了温度梯度场与流速场协同程度. 该原则也给出了相对温度梯度分布与流速、比热及其导热系数的依赖关系. 这一理论原则可为对流换热强化及其优化设计提供一般理论指导.     

页岩气直井非稳态非线性渗流的数值计算及产能预测

结合我国南方海相页岩气藏的实际,针对页岩气藏的特殊孔隙结构及多尺度流动的特征,首先由Knudsen数判断出储层主体流态为滑移流,并指出页岩气在页岩多孔介质中的传输过程是一个等温过程.然后修正了Beskok-Karniadakis二阶近似模型,建立了致密页岩气直井平面径向非稳态非线性渗流问题的数学模型.进一步应用玻尔兹曼变换将问题简化,并给出了求解压力场的数值离散显式迭代格式.最后数值计算得到了内边界定压条件下直井的压力场随时间、空间分布曲线,预测了产量随时间变化的规律,并分析了解吸、滑移和扩散效应对产量的影响.     

具有圆弧形槽孔层合材料三维应力分析

基于一种修正的余能原理,建立了具有一个无外力圆柱面的新型三维层合杂交应力元,它可高效地分析具有圆柱形槽孔的厚、中厚、及薄层合材料的自由孔边三维应力分布. 根据建立的应力分量的应力函数表达式导出的单元应力场,严格满足层内以柱坐标表示的平衡方程、层间界面上应力连续条件、及圆柱面上无外力边界条件. 元间反力连续条件通过Lagrange乘子进行松弛. 层间位移保持连续,同时计入了横向剪切变形影响. 数值算例表明,该元不仅可以提供远较一般假定位移元及一般假定应力元准确的孔边应力分布,而且计算效率高、收敛快,同时,亦可用于多种圆弧形槽孔的应力分析.     

非正弦供电多相感应电机稳态性能分析

性能分析是电机优化设计的基础,由于非正弦供电多相感应电机稳态性能分析计算远比传统三相感应电机复杂,进行相关研究则具有理论意义与实用价值.在3次谐波注入的非正弦供电多相感应电机中,以基波等值电路与3次谐波等值电路为计算工具,考虑气隙磁场的非对称分布性并用拓展分布磁路法计算基波与3次谐波感应电动势,通过3层迭代计算出给定稳态运行工况下的基波与3次谐波电流等变量进而得到电机的性能指标,分析中强调了对节点气隙磁密的内层迭代过程与对激磁电流的中间层迭代过程不同于传统三相感应电机相应迭代过程的特点.以非正弦供电十五相感应电机原理样机为例,分析了不同稳态工况下的运行性能,计算结果与实验结果相互吻合说明了分析计算方法具有高的准确度.     

应变下管内电缆导体交流损耗计算模型

国际热核试验反应堆ITER（International Thermal-nuclear Experimental Reactor）上的CICC（Cable-in-Conduit Conductor）导体,将运行在大电流、快速励磁和瞬变磁场等复杂恶劣环境,为应对10T以上磁场的冲击,已部分采用铌三锡（Nb3Sn）导体.但缺乏应变下Nb3Sn导体交流（Alternating Current,AC）损耗机理的探索,为此,开展瞬变电磁场和宽应变区间的AC损耗计算方法研究,把复杂变化场中的耦合电流及穿透场简化为线圈励磁电流信号频谱效应,构造满足离散傅里叶转换（Discrete Fourier Transform,DFT）且包含频率、磁场及线圈特征等多参数的导体损耗计算技术.由模拟对比分析发现频谱算法的AC损耗更接近工程实际值,对快速励磁、特别是等离子体放电和破灭等情况,频谱算法和经典算法是相吻合的;对磁滞损耗和耦合损耗的相对误差计算,发现耦合损耗是线性累加的,磁滞损耗却并非完全如此,作为振幅、频率比以及相位角函数的相对误差的变化小于40%.结果显示傅里叶重组能取得满意效果.     

基于动态调谐实现感应耦合无线电能传输系统的最大功率传输

感应耦合无电能传输技（ICWPT）是一崭新的研究领域,近年来受了广泛关注.本文主要研究了其四种基本拓扑构（SS,SP,PS和PP）的最大能量传输特性.通过建立高频下四种拓扑构的等效电路并推最大能量传输下级回路谐振补偿电容的表达式,发现SP,PS和PP三种拓扑构中该谐振补偿电容均随负载电阻的变化而变化,这一弊端不利于该三种拓扑构的实际应用.为此本文又设计了一种控电感电路,通过触发角的调节可以实现实时动态调谐控制,保证系统最大能量的传输.最后仿真和实验果表明了上方法是有效、可靠的,决了谐振补偿电容随负载变化的问,为种拓扑构的灵活应用供了有效的保障.     

工程场地地震动随机场的物理模型

提出了工程场地地震动随机场的物理模型,并利用实测地震动验证了其正确性.首先,阐释了工程场地地震动场双尺度建模的基本思路;其次,以地震点源模型和均匀各向同性传播介质模型为基础,阐明基岩表面地震波场具有二维球面波场形式,并给出了基岩表面地震波场一般形式;假设工程场地内的地震波为平面波,建立场地滤波模型,获得了工程场地表面地震动场的基本表达式;再次,引入震源、传播途径和局部工程场地的具体物理模型并考虑基本物理参量的随机性,建立了工程场地地震动随机场的物理模型.利用波群叠加方法,对SMART-1台站组记录的强震地震动时程数据进行了样本层面的建模.研究结果表明,本文所发展的地震动随机场物理模型能够反映真实地震动的空间相关性.     

大坝变形温变效应分析方法研究

本文基于坝体内部温度场变化滞后于环境温度变化的现象,将连续变化的环境温度离散化,研究得到单个瞬时环境温度变化过程引起坝体温度位移的函数关系,并考虑了环境温度场的时空分布规律与水温、气温等之间的相关关系,将其在目标监测日进行多元函数泰勒展开,得到了大坝位移安全监控模型温度分量的改进表达形式,据此提出了改进温度分量的大坝位移统计模型.     

电磁波瞬态极化的统计特性

研究了电磁波瞬态极化的统计表征问题. 首先分析了瞬态极化电磁波Stokes矢量表征的物理内涵, 为求解瞬时Stokes矢量的统计分布提供了简捷的途径. 在此基础上, 分析了电磁波瞬态极化在Gauss分布假设条件下的统计特性, 给出了瞬时Stokes参数的概率密度函数及其联合概率密度函数的解析表达式. 最后, 对瞬态极化电磁波在极化基分量之间相互独立的情况下进行了计算机仿真, 验证了该表征方法的有效性和简捷性.     

晨侧等离子体片ULF Pc5压缩波的重构分析

本文首次使用Grad-Shafranov（GS）方法研究了1998年3月9日晨侧磁赤道附近ULFPc5压缩波事件.为了验证GS方法对ULF重构有效性,先用一维电流片模及其析检验了GS重构方法对开放磁力构重构效果,果表明除了边角磁势之外,整开放磁力构重构误差在10%以内.我们GS重构果首次给出了受任模约束压缩波二维图象,显示了磁力疏密交变化特征.进一定量出ULFPC5压缩波波长为2至4个地球半,磁场态与前人提出经验压缩波2维驻波模似.在本文重构中,仅重现了ULFPc5压缩波三个磁场分量分,还定量地重现了波场中热压强电流密度分.