大规模工程涡流场有限元计算的困境与展望

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。

棱边有限元法在工程涡流问题中的应用研究

结合近年来的科研工作,讨论了若干棱边有限元法在工程涡流分析中的应用问题,如棱单元矢量插值函数的统一导出方法、树规范问题、大型稀疏方程组迭代解法以及电磁场直接求解方法的研究,并比较了棱边有限元法与传统的节点有限元法各自的优劣。最后给出了待解决的问题。

用H的棱边有限元法计算三维工程涡流问题

推导了在整个求解区域以Ｈ为变量求解三维稳态线性涡流场的公式。在涡流区采用棱单元离散,在非涡流区从节点元出发,利用节点元与棱单元插值函数的关系,推导出棱单元离散的加权余量公式。在推导过程中,自动消除了交界面处表面积分带来的方程组系数矩阵的非对称性,节省了内存。用此公式求解了ＴＥＡＭ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ２１．０问题,对计算结果进行了分析。