变压器三维涡流问题的有限元解

本文采用有限元法,研究了工程上适用的三维涡流问题计算方法.给出了以矢量磁位为未知函数时三维时变电磁场的有限元离散化格式,介绍了当求解区域内含有多种媒质、内部交界面形状复杂时单元剖分的特点和方法.以一台17000千伏安仿SSPL型变压器为例,计算了短路情况下的三维正弦稳态涡流场,并将所得结果与试验值进行了比较.     

用边界单元法分析计算大型变压器三维涡流场

以矢量磁位为未见知量，给出了３Ｄ开域涡流场问题的边界单元法数学模型，对１台大型电力变压器低压引线产生的三维开域涡流进行了实例分析计算。     

有限解析单元法求解运动导体涡流场

使用线性有限元法求解运动导体涡流场,当单元Ｐｅｃｌｅｃ数大于１时数值解产生伪振荡。为克服这一困难,提出一处新的“有限解析单元法”,其基本思想是：在单元内构造满足节点条件 局部解析解或局部近似解析解作为形状函数,使用加权九法建立有限元方程。利用此方法研究了一维和二维运动导体时谐涡流问题,得到了很好的效果,初步验证了该方法的有效性。     

复镜像法在平板导体涡流场计算中的应用

为了根据涡流检测中积分方程法(IEM)的理想裂缝模型,用矢量磁位推导出平板导体涡流场的并矢格林函数,将复镜像法用于涡流场并矢格林函数的计算,用Prony方法对矢量磁位中广义Sommerfeld积分(GSI)的被积函数进行指数逼近,使GSI转化为有限项级数之和,加速了无穷积分的计算,提高了涡流场的求解速度和计算精度。用涡流无损检测中的两组典型数据比较用复镜像法和直接数值积分法计算广义Sommerfeld积分的计算精度和求解速度,结果表明复镜像法在涡流场GSI积分计算中准确且高效。用复镜像法计算平板导体中含有平行裂缝和十字型裂缝的涡流场,其结果与有限元一边界元耦合法的计算结果对比表明求解方法正确和高效。     

有限元分析三维涡流场的A,,V—Ψ方法

本文建立了有限元分析三维涡流场的A,V-ψ方法的数学模型,讨论了标量电位V在涡流计算中的作用,详细推导了A,V-ψ方法的Galerkin有限元离散过程及系数矩阵的计算公式,并给出了矢量磁位A与标量磁位ψ间的耦合形式。最后用国际TEAM问题7验证了A,V-ψ方法计算三维涡流场的有效性。     

无单元法在电磁场数值计算中的应用研究

无单元法的突出特点是可以求解复杂边界条件的边值问题 ,它可以根据场函数的特性布置随机节点 ,只需节点信息 ,无需单元信息 ,解决了有限元方法中前处理困难的问题 ,它的理论基础是滑动最小二乘法。其基本思想是将计算场域离散成若干节点 ,由滑动最小二乘法来拟合场函数 ,从而摆脱了单元的限制 ,具有精度高、计算速度快的特点 ,是解决工程电磁场问题的又一新的有效方法     

计算非线性时变涡流场的有限元方程频域算洁

本文提出了一种计算时变非线性涡流场的有限元方程频域算法，该方法在时域内确定非线性单元各时刻的磁阻率，利用离散付立叶变换在频域内求解有限元方程，并用直接解法与逐次松驰因子迭代法相结合的方法处理频域方程组的非线性问题。文中还用一算例验证了本法的有效性。     

迎风─线性棱边单元法

运动导体的涡流问题通常采用迎风─伽辽金法求解，因为采用普通的有限元法求解，解会发生振荡。这种迎风─伽辽金法不适应离散以场矢量Ｈ为变量的数学模型。为此本文提出了迎风─线性棱边元法，这种方法具有线性棱元的特点，使用的迎风因子要比迎风─伽辽金法的要少，并且能获得稳定解。文章最后以电磁轨道炮为例，求出电流密度分布，并比较两种方法的结果。     

迎风——线性棱边单元法

运动导体的涡流问题通常采用迎风－－伽辽金法求解，因为采和普通的有限元法求解，解会发生振荡。这种迎风－－伽仔金法不适应离散以场矢量Ｈ为变量的数学模型。为此本文提出了迎风－－线性棱边无法，这种方法具有线性棱元的特点，使用的迎风因子要比迎风－－伽辽金法的要少，并且能获得稳定解。文章最后以电磁轨道炮为例，求出电流密度分布，并比较两种方法的结果。     

有限元–边界元耦合法在运动导体涡流场中的应用

基于A,φ-A法和库伦规范,推导了导体区域和非导体区域的有限元方程及自由空间的边界元方程,通过引入交界面条件,实现了将边界元矩阵等效为有限元矩阵求解的有限元-边界元耦合法(finite element and boundary element coupling method,FE-BECM)。将FE-BECM应用于TEAM-7问题的计算,验证了该方法处理开域涡流问题的有效性。当FE-BECM应用于运动导体涡流场(moving conductor eddy current,MCEC)问题时,用有限元离散源电流区域和运动部件,用边界元离散自由空间并关联相互独立的有限元区域。该方法克服了常规有限元法使用1套网格处理运动问题所遇到的麻烦。使用有限元-边界元耦合法对单级线圈炮问题进行了计算,验证了算法处理运动导体涡流场问题的有效性。     

EFG-MG法及其在电磁场数值计算中的应用

为了解决无单元法求解效率不高的问题,将用于加速迭代求解的多重网格法引入到伽辽金型无单元法离散的场中,提出了基于伽辽金型无单元的多重网格法(EFG-MG)。这种方法采用了节点群来构造粗节点,并通过粗细节点之间的关系来确定限制算子。本文将EFG-MG法应用到电磁场数值计算中,通过算例分析,验证了该方法可提高伽辽金型无单元法的求解效率。     

一种高效率的RPIM法及其在电磁场中的应用

为了解决径向基点插值型无单元法(RPIM)求解效率不高的问题,引入加速迭代求解的多重网格法思想,将多重节点法引入到该无单元法离散的场中,提出了基于径向基点插值型无单元法的多重节点法。该方法通过聚集式方法来构造粗节点,并通过粗细节点之间的关系来确定限制算子。将该应用到电磁场数值计算中,通过算例分析,验证了该方法可提高径向基点插值型无单元法的求解效率。     

大规模工程涡流场有限元计算的困境与展望EI北大核心CSCD

精确计算涡流场分布及其在导电材料中产生的损耗,对于电工设备的优化设计与安全运行至关重要。在现阶段,特大型电机、变压器等电工设备中的三维工程涡流场有限元分析存在计算规模大、计算时间长和计算精度不能满足工程精度要求的问题。该文主要从计算方法的层面分析这类问题的研究现状和关键难点,介绍诸如叠片铁心材料特性的传统和改进型均匀化模型、子问题扰动有限元法、区域分解法、单元级别的并行有限元法等针对上述问题的研究对策,分析不同方法的优点和局限性,并提出对今后进一步研究策略的建议,作为快速、高效地实现三维工程涡流场大规模计算任务的参考。     

用二阶矢量位计算三维涡流问题的多极理论

本文提出用二阶矢量位计算三维涡流问题的多极理论，数学分析结果表明：多极理论解自动满足三维涡流问题的Ａ＊－Ψ数学模型，从而保证Ａ＊是唯一的。用多极理论求解三维涡流问题，既不需要离散场域或边界，又能获得整个场域内的连续级数解，且变量数较少，显著降低了内存需要量。通过两个实例的实际计算结果表明，三维涡流分析的多极理论是可行的，具有较高的计算精度，可以很方便地应用于三维涡流场问题的计算。     

三维有限元中提高由已知节点电位求场强计算精度的全域节点场强法EI北大核心CSCD

采用节点有限元方法求解节点位函数的精度较高,但基于节点位函数值在单元内求梯度计算场强的方法误差较大。为了提高由已知节点电位求解场强的计算精度,该文提出了一种全域求解节点场强的方法。该方法基于面矢量基函数,对电位的梯度方程进行离散,得到以全域场强为未知量,以节点电位为已知量的有限元方程。通过求解得到全域节点上的场强,充分利用了电位的整体分布信息,比在局部计算电位梯度获得场强的方法精度要高。在形成有限元方程过程中,对梯度项进行了转换处理,避免了求解电位梯度运算,直接利用节点电位值,从而完全克服了在局部区域计算电位梯度所带来的误差,有效提高了场强求解精度。所提方法不仅适用于静电场问题,也适用于其他已知场的标量位分布,求解矢量场强分布的问题。     

用有限元方法计算汽轮发电机端部涡流场和温度场

本文用有限元方法对发电机端部涡流场和温度场联合求解。将矢量磁位方法发展到汽轮发电机端部涡流场计算中,计算中考虑了铁心中有限的磁导率及线圈的实际厚度。并用三维等参有限元方法计算了涡流损耗引起的温升分布。计算值与实测值符合较好。     

RPIM-FEM耦合法在电机运动问题的应用

有限单元法在计算电机定、转子运动问题的时候,遇到了困难.运动时,定、转子的相对角度不断的改变,对不同转角的转子要进行多步的电磁场计算.而运动会造成气隙单元发生畸变,造成了有限元法求解运动问题时前处理复杂;由于不需要构成单元,无单元法可从根本上消除由转子位置变化引起的网格扭转变形.可将无单元法同有限元法耦合来求解运动问题,在气隙使用无单元法,在其他区域使用有限元网格.采用径向基点插值型无单元法(RPIM)和有限元(FEM)直接耦合方法来解决定、转子之间相对运动问题.计算结果证明,该耦合方法的计算精度满足要求.将其应用在电机电磁场数值计算中,可解决由于有限元法气隙单元畸变产生的误差.     

对偶有限元法计算电磁参数的研究

本文导出了二维线性涡流场中通过直接求解场强(?及?)来计算电磁参数上、下界值的对偶有限元离散格式,提出了一种斜铁磁边界上及角点处磁场强度的给定方法,指出了出现上、下界颠倒现象的原因.通过计算实例表明,将对偶有限元法应用于工程实际问题尚有一定困难.     

三维瞬态涡流场的全 H 棱边有限元边界元耦合算法研究

提出了求解三维瞬态涡流场的一种新方法———全Ｈ棱边有限元边界元耦合法。即在涡流区以磁场强度Ｈ为求解变量用棱边有限元法离散，在非涡流区以Ｈ为求解变量用棱边边界元法离散，在这两个区域的交界面上进行耦合，充分发挥了有限元法和边界元法的各自优点。棱边元的应用使两种方法在交界面上的耦合显得很简单，最后用这种方法计算了ＴＥＡＭＷＯＲＫＳＨＯＰ问题７，计算结果符合实测情况。     

重叠型区域分解法在叠片铁心三维涡流场有限元分析中的应用

应用重叠型区域分解法(ODDM)求解复频域非线性各向异性叠片铁心的三维涡流场,并应用复数牛顿-拉夫逊法求解非线性代数方程组.以P21C-M1模型为例,验证了该方法的有效性.