同步发电机多回路-有限元耦合数学模型及其应用

将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了同步发电机的多回路一有限元耦合数学模型,其突出优点在于可以计及定子绕组对地分布电容、磁路饱和、磁极形状、齿槽影响以及涡流等因素,因而适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析。分别应用多回路模型、多回路一有限元耦合模型进行定子绕组单相接地故障暂态数字仿真。仿真结果与实验结果对比表明,相对于多回路模型,多回路-有限元耦合模型具有更高精度。多回路-有限元耦合模型的仿真结果与实验结果基本吻合,验证了该模型的准确性与有效性。

基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障保护方案校验方法

同步发电机数学模型是进行故障暂态仿真,设计、校验保护方案的理论基础。文中将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了同步发电机的多回路–有限元耦合数学模型,其突出优点在于:可以同时计及定子绕组对地分布电容,磁路饱和、磁极形状、齿槽效应等因素,适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析及保护方案(尤其是三次谐波电压保护方案)校验。应用该数学模型完成了同步发电机定子单相接地故障暂态数字仿真,仿真与实验结果基本吻合,验证了该数学模型的准确性与有效性。进而提出了基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障三次谐波电压保护方案校验方法。应用该方法对典型的定子单相接地稳态判据、暂态判据进行仿真校验,结果与实验基本吻合,表明该方法是正确可行的。

粘接试件应力分布均匀性改进的有限元数学模型分析

基于汽车车身构成材料的发展需要,车身上开始大量使用轻量化材料。这类材料的粘接技术存在应力分布均匀的特点,再加上强度高、质量轻便等,应用日益广泛。然而在实际运用中,往往因为对其粘接接头的力学性能缺乏全面的认知,使之在不少关键结构中粘结剂的应用受到一定制约。为此,对粘接接头强度实验法进行完善,重点剖析了有关粘接实验的相关问题,以铝合金对接试件为对象,将实验和仿真分析进行结合,进而对胶层应力状态加以分析对比验证,增加了粘接实验法的精准性,进而得到更为精准的断裂应力值,实现对断裂应力算法的优化。

储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程

根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式,在空间域采用有限元离散,对时间域进行隐式差分格式离散,导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用,为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。

基于有限元分析的磁悬浮开关磁阻电机数学模型的全角度拓展

针对磁悬浮开关磁阻电机在定转子齿极非交叠区间的模型空白,推导了该区间的数学模型。在对电机磁场进行有限元分析的基础上,确定了磁路分割方案,推导了各部分磁导及各绕组自感和相互之间的互感表达式,进而根据机电能量转换原理,推导了径向悬浮力及电磁转矩的表达式,从而完整了磁悬浮开关磁阻电机一个相周期全角度范围内的数学模型。有限元数值验证结果证明了模型的正确性。

基于有限元法的磁悬浮开关磁阻电机数学模型

当电机高速运行时,为避免机械磨损,采用电磁力进行悬浮支撑,而磁轴承占用轴向空间,限制临界转速。磁悬浮开关磁阻电机利用电机定子与轴承机械结构的相似性,在原有的电机定子绕组上附加一套径向力绕组,通过一定的控制策略,同时实现电机的旋转和悬浮。该文在利用有限元软件Ansoft/Maxwell 2D分析磁悬浮开关磁阻电机磁场的基础上,结合等效磁回路法并根据虚位移定理,推导出磁悬浮开关磁阻电机在考虑α、β轴方向径向偏移及其耦合时的径向力和转矩的数学模型,并用有限元分析结果验证了该模型的正确性和有效性。

单一平面电容传感器数学模型及有限元解法研究

单一平面电容传感器是木材含水率高精度测量仪器的核心装置,是任意结构形状电容传感器的特例.为了得到单一平面电容传感器数学模型的数值解,该文以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,描述了将前期研究中所建立的偏微分方程数学模型转换成三维状态下的有限元方程的具体过程.在有限元分析软件FlexPDE环境下对偏微分方程进行求解,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系.该结果可应用于工程实际,可以方便地推广到具有一般尺寸和结构的单一平面电容传感器上去.

储层流固耦合的数学模型及其有限元方程

利用有限元方法，建立了一个描述可变形饱和储层中流体流动的数值模型。该模型由一组完全耦合的控制方程组成，包括岩石骨架的平衡方程和流体在多孔介质中流动的连续性方程，模型中采用了基于Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服面的弹塑性本构关系。利用有限元方法得到了控制方程中未知的位移和流体压力在几何域上的耦合解。用全隐式数值格式对上述方程在时间域上进行求解，得到了完全耦合的有限元离散方程，并研究了该数值模型的稳定条件。该模型在石油工程中有广泛的应用，为可变形饱和油藏流固耦合渗流的数值模拟奠定了理论基础。

变形体凝固传热焓式有限元数学模型与过程仿真

建立了变形体凝固传热焓式有限元控制数学模型，并开发了相应的连续铸轧过程数值仿真软件。应用该软件可以对铸轧坯凝固状态进行动态跟踪，得到任意时刻铸轧坯温度场分布，冷凝层厚度与铸轧坯截面位置之间的关系以及表面温度与凝固时间之间的关系，并直观地以图象形式输出，为最佳工艺参数及连续铸轧机设计提供理论依据。

黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(Ⅰ)——模型及其验证

分析了建立黄河河口泥沙有限元模型的必要性,并结合黄河河口实际情况,建立了黄河河口二维潮流和泥沙数学模型。从数学模型模拟计算得到的潮位、流速和冲淤验证结果可以看出,由模型模拟的潮汐和潮流的等海洋动力特性以及泥沙冲淤和海底变形都与实测资料一致,表明建立的河口泥沙二维有限元数学模型可进行黄河河口的潮汐、潮流和泥沙运动及海底冲淤演变的模拟与预测。

热轧平三角-圆三角孔型的数学模型及有限元分析

在三辊轧制工艺孔型设计中变形区的精确数学模型是非常重要的。借助于数学解析法,提出了平-圆三角孔型系统变形区分析模型,包括接触弧长、接触宽度、接触面积、压下量,轧后轧件尺寸参数。用弹塑性有限元方法模拟了8道次平-圆三角孔型系统连轧过程。模拟结果和数学模型所计算的变形区参数误差小于10%,可以说,推导的数学模型计算较准确,可以应用于实际孔型设计中。

模糊数学在有限元模型修正中的应用

有限元模型修正的目标是使计算得到的结构动力特性和实验结果相接近，其解往往不是唯一的，这是一个模糊的因具体问题而异的目标。修正过程中设计变量的选取，约束条件等在很大程度上也是模糊的。本文将模糊数学运用于基于灵敏度分析的有限元模型修正中，利用具有学习能力的算法，使有限元模型修正能合理地解决实际工程问题。

一种新型齿轮的数学模型及有限元分析

提出了一种具有新型齿廓的"S"形齿轮。利用齿轮啮合原理,建立了"S"形齿轮的数学模型,包括"S"形齿轮的齿廓曲线方程和齿面方程,利用UnigraphicsNX、Hypermesh和ANSYS建模及有限元分析软件精确建立了"S"形齿轮的单齿啮合有限元模型,并对其进行了接触有限元分析。分析结果表明,"S"形齿轮具有传动精度高、承载能力大等优点。

河口潮流垂向二维有限元数学模型

б坐标变换在河口潮流数学模型中得到了广泛的应用，本文探讨了它在差分离散 范畴内的适用性，并认为：在变换后的规则网格上，控制方程增添了若干个非线性项，使得 模型更加复杂、计算工作量增加、增大了误差的可能性。为了建立简单、快捷和有效的河 口潮流垂向二维数学模型，本文应用变网格有限元方法（不引入б坐标变换，采用任意四 边形等参单元）离散横向积分的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。

垂向二维悬沙输移有限元数学模型

采用四节点任意四边形等参单元,根据G a lerk in有限元法进行数值离散,建立了潮汐河口沿宽度积分平均的垂向二维泥沙数学模型。模型中,对扩散项通过分步积分和G reen公式变换,精确满足了自由表面和底床边界条件;经采用有解析解的算例对模型进行验证,计算值和理论解相吻合。

不定边界问题的边界元和有限元数学模型

对于不可压缩有势流动,有两类典型的不定边界或可动边界问题,即定常型不定边界如常水位闸门出流、过水坝或过水闸、水堰绕流及射流等,非定常型的不定边界如装液容器内的流体晃动问题.它们的共同特点是自由面位置与形状事先是的,需在计算过程中调整网格作自由面拟合.且由于自由面条件呈强烈非线性,给不确定数值计算带来困难.本文综述了两类不定边界问题的有限元和边界元模式,简述了笔者的一些计算经验.

平面二维水流泥沙数学模型有限元分析

建立了水流泥沙平面二维数学模型 讨论了动边界处理方法及定解条件 在利用有限元方法建立了离散的常微分方程组后 ,采用了选择系数质量矩阵集中法求解 ,从而避免了大量方程组的联解 ,极大限度地节省了计算存贮量 ,缩短了计算时间 通过实例验证 ,该模型适用于短河段、沉沙区、放淤区、引航道及边界条件较复杂的水工建筑物附近动床河段的冲淤数值模拟 。

地下水水质污染问题数学模型的混合元—特征有限元方法

本文讨论并描述了地下水水质污染问题数学模型中的一类非线性耦合方程组的混合元—特征有限元方法，构造了问题的混合元—特征有限元全离散格式，利用椭圆投影及其误差估计。

复杂传热数学模型的有限元网格自动划分方法

提出了一种网格自动划分的方法 映射数值求解方法，并结合冶金中的传热问题，阐述其具体实施过程·以 Ｔｕｒｂｏ Ｃ 为开发工具，编制了复杂求解域的有限元网格自动划分程序，该程序在 Ｔｕｒｂｏ Ｃ２０ 集成开发环境上，调试运行通过·通过验证，本方法不但对凸域行之有效，而且较成功地解决了凹域问题·

抽油杆镦锻过程刚塑性有限元分析的数学模型

在高温条件下进行抽油杆镦锻,假定杆坯为刚塑性材料,把杆坯变形部分划分成若干个网格单元。首先确定单个单元的物理参数,材料模型,接触面间的摩擦条件。最后,利用刚塑性有限元法,建立有限元方程的数学模型。