标量磁位积分方程法计算舰艇三维静磁场

掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提高磁场计算精度,需要增加网格密度,代价则是计算机的内存需求和计算量急剧增加。针对这一问题,采用一种以标量磁位为待求量的积分方程。将铁磁源区划分为四面体单元,根据变分原理将未知函数分片展开,按照单元和节点的相对位置关系寻找奇异积分,采用参数替换的方法转化为非奇异积分。球体解析模型表明:使用标量磁位进行建模仅需将源区离散为粗糙的网格单元即可得到高精度的磁场计算结果;网格加密后,标量建模方法在保持计算精度的同时,内存需求和CPU执行时间大幅小于矢量建模方法。开展了三维舰船磁场的虚拟验证实验,对于大型船体等需要精细划分网格的铁磁物体,标量磁位积分方程法计算得到的磁场与有限元商业软件的计算结果吻合较好,并且与矢量建模方法相比更加高效和节约内存。

基于球体的海洋标量场要素的三维可视化技术研究

在分析海洋环境标量场要素数据特点,了解常规的海洋环境要素分析和可视化表达方式的基础上,对在三维球体模型上实现海洋标量场要素时空分析和可视化表达的方法和技术进行了研究.提出了海洋标量场要素数据的三维空间数据模型,以此为基础利用VC与Open GL技术实现纹理数据的实时绘制,并采用基于对象的方法在三维球体上对其进行可视化表达,实现了真正意义上基于地球球体模型的海洋标量场要素的可视化.该基于球体的可视化方式能更好地表现研究对象的区域特点,特别是在进行大范围区域乃至全球性研究时更具优势.同时,通过按需进行数据抽取,系统在数据加载效率与数据承载总量上都有所提高,在"数字海洋"原型系统中目前已经加载了全球范围多个精度的温度、盐度、密度、声速等标量场数据,并实现了业务化运行.

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变分形式,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。

大型铝电解槽磁场的有限元法综合分析

运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot -Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场 ,结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示 ,其满足泊松方程。铁磁物质的影响为铁磁屏蔽作用。将各项计算结果进行矢量叠加 ,便可得出总的磁场分布 ,与实测值基本相符。

永磁体空间磁场的分析计算及其在永磁磁力轴承中的应用

在介绍三种永磁体空间磁场计算模型的基础上,利用泛函理论分别推导出等效磁荷模型和等效电流模型对应的变分形式,并就等效磁荷模型详细地介绍了有限元法.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三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计算算例中可以看出,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.

三维永久磁铁磁场的标量磁位数值计算

论述了三维永久磁铁磁场的标量磁位有限元计算方法，并通过实例将标量磁位方法与矢量磁位方法作了比较．结果表明，在计算精度相同的条件下，标量磁位方法比矢量磁位方法耗用较少时间，占用较少的计算机内存．

N维统一场方程及应用

本文提出了物理场的N维方程,该方程把电磁场、温度场、力场等物理场总结为统一描述形式,概括了各物理场之间的内在联系、统一性和相似性。文中还讨论了三维标量场及矢量场的有关问题,给出了相应的条件变分普遍式,使求解各种物理场有一个统一的数学处理方法。

利用移动最小二乘法计算节点量场

针对有限元处理中的节点量场计算 ,介绍了利用无网格单元法中建立位移场的移动最小二乘法 ,并根据已知的单元内积分点处计算结果 ,来计算节点量场的一种新算法 ,通过实际算例 ,证明了该计算方法是行之有效的。

单标量磁位法在静态磁场数值计算中的应用

本文运用经典的磁荷理论，修正了简化标量位法的物理内涵，并在新的基点上建立了单标量磁位法在静态磁场数值计算中的有限元数学模型；然后分别以二维平行平面磁场和轴对称磁场的典型问题为算例，给出验证。计算结果表明，基于有限元的单标量磁位法是应用于静态磁场数值分析的理想方法。

基于双标量位与等参元三维静磁场计算及数据前后处理

本文在双标量位法计算三维恒定磁场的理论基础上,引入等参元有限元法。在对两种位建立起来的场方程离散处理过程中,把对应于直角坐标系中的实际单元变换到局部坐标系中的标准单元处理,从而推导出适应场域边界较为复杂的20节点和8节点六面体有限元离散公式,据此编制了易于通用化的计算程序。本文采用与六面体等参元有限元计算完全配套的数据前后处理技术,包括有限元网格自动剖分;全域或局部(分材料区域)网格显示检查;能量、电磁力计算;全标量位域位线显示;场强显示。使上述计算方法便于在工程设计中应用。

三维静磁场双标量位等参元计算及数据前后处理

本文以双标量位法计算三维恒定磁场为理论基础,引入等参元有限元法.在对两种位建立起来的场方程离散处理过程中,把对应于直角坐标系中的实际单元变换到局部坐标系中的标准单元处理,从而推导出适应场域边界较海复杂的20节点和8节点六面体有限元离散公式,据此编制了易于通用化的等参元计算程序.本文采用与六面体等参元有限元计算完全配套的自动数据前后处鲤技术,包括有限元网格自动生成;全域或局部(分材料区域)网格显示检查;能量,电磁力计算;全标量位域及等位线显示;场强显示.使上述方法便于在工程设计中应用.

用基于等参单元的双标量位法来计算三维静磁场

本文采用基于等参单元的双标量位法计算三维静磁场,推导了六面体等参单元的离散格式,用此方法计算了回旋加速器的三维静磁场和变压器的三维恒定漏磁场,所得结果可供工程参考.