基于棱边有限元的变压器场路耦合瞬态模型

提出了一种新的基于棱边有限元法的变压器场路耦合瞬态模型。为讨论节点有限元法与棱边有限元法的计算区别,根据实际变压器参数建立模型,利用Ansys二维轴对称单元、三维节点单元和棱边单元,研究铁心磁场分布和磁通连续性,并得出结论,节点有限元法在变压器电磁场计算中存在较大的误差,棱边有限元法可以显著提高计算精度。基于棱边有限元法建立场路耦合瞬态模型,在电路模型中利用动态电感参数,建立瞬态电路偏微分方程数学模型,用四阶龙格库塔法求解;根据能量扰动原理,在磁场计算中根据能量增量计算动态电感;代入瞬态电路方程,实现场路耦合。分析线圈电流、电感参数和铁心漏磁情况,并说明瞬态耦合模型的有效性与合理性。

电磁场计算中的棱边有限元法

本文给棱边有限元下了一般性的定义，对棱边有限元法的性质进行了分析，导出了六面体的１－形式插值基函数和电磁场统一边值问题的棱边有限元方程，并用棱边有限元法计算了一个三维磁场问题。

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。

用混合单元的棱边有限元法计算三维涡流问题

就三梭柱单元导出了棱边有限元法的１－形式线性插值基函数。以电场强度为求解变量，论述了在时谐涡流场导电区和非导电区交界面上若以电场强度切向分量连续作为强加条件，则磁场强度切向分量连续便是自然交界面条件的问题。最后用三棱柱、六面体的混合单元的棱边有限元法求解了一个三维涡流场的算例。

棱边有限元法的边界树技术

介绍了棱边有限元法中选取边界树的原理和方法，提出了矩阵求秩法计算边界树，并结合实例说明其有效性．

棱边有限元法在涡流场数值计算中的应用

本文讨论了三维瞬态涡流场的数值计算的两种方法：混合有限元－边界积分法（ＦＥＭ—ＢＩＭ）和新Ａ法．在ＦＥＭ—ＢＩＭ法中，以磁场强度Ｈ（用于涡流区）和样标量位（用于非涡流区）用为状态变量，充分利用了ＦＥＭ法和ＢＩＭ的各自优点，同时还采用了棱边单元的离散技术．这样，由于离散区域只限制于涡流区域及其边界，所以和常规有限元法相比，大大减少了未知量．在新Ａ法中，引入了补树的概念，使约束规范变得更为容量处理．本文最后给出了两个计算实例，并对这两种方法所得的结果进行了比较．

棱边有限元概念

从Ｗｈｉｔｎｅｙ格式出发，采用矢时的分析方法，提出一组基于几何分析的有限元格式，具体讨论棱边有限元的基本结构，并阐述它在涡流电磁场计算中的应用。

大电流母线桥三维涡流场的有限元分析

应用大型有限元分析软件AN SYS,采用棱边有限元方法,对大电流母线桥进行了三维涡流场的计算,得到了磁感应强度和电磁力的大小及其在母线桥中的分布规律;通过与母线桥正常运行时的实测数据对比,验证了计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了不同工作电流、母线相间距离对磁感应强度和电磁力的影响.仿真结果表明:磁感应强度和电磁力随着工作电流的增大而增大;减小母线相间距离使得各相母线间的电磁力增大,而箱体上的电磁力减小.

三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感

以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性。通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度。

基于三维有限元的E形分块定子开关磁阻电机的电感计算

基于棱边有限元法建立了E形分块定子SRM的三维有限元模型,计算了E形分块定子SRM绕组自感,以及相内线圈互感和相间绕组互感,并与普通SRM进行了对比分析。由仿真结果可知,对于三相6/4结构E形分块定子SRM相内线圈互感相对线圈的自感小于1%,相邻定子块上两线圈的互感最大值在0°转子位置角,相对线圈的自感比重在4.6%内。对比普通SRM,E形分块定子SRM线圈互感非常小,表明各个定子齿块间的磁路隔离性强。

变压器直流偏磁场路耦合计算中的磁化曲线拟合

采用基于分段函数拟合磁化曲线的改进方法,考虑不饱和励磁的非线性,求解三维棱边有限元磁场。采用时域场路耦合方法计算变压器直流偏磁时的瞬态电流和动态电感,分析其变化规律和对应关系。讨论不同磁化曲线拟合方法计算直流偏磁的效果,研究不饱和励磁非线性对耦合参数和伏安特性的影响。通过与实验数据对比,分析所提方法的误差,验证分段拟合方法具有更高的准确性。

改善三相大电流母线桥工作噪音的研究

研究了三相大电流母线桥的工作噪音问题。首先建立了某型号母线桥的三维有限元模型,采用棱边有限元法对原始工况下的母线桥进行了三维涡流场计算,得到了磁感应强度和电磁力等在母线桥中的分布规律。根据涡流场计算结果并结合振动噪音分析,提出了改善母线桥工作噪音的措施,并对各项措施进行了数值模拟和实验研究。通过计算结果与实验测量的对比,验证了数值计算的可靠性和降噪措施的有效性。所提降噪措施可以推广应用到其它类型的母线设备。

低压大电流母线桥振动噪声分析与控制

研究低压三相大电流母线桥正常运行中噪声偏大的问题。首先,采用棱边有限元法计算母线桥的三维涡流场,得到磁感应强度和电磁力在母线桥中的分布规律。然后,应用有限元和边界元结合的方法,将涡流场计算结果作为激励分析母线桥的振动声学特性,确定结构的主要振源和声源。根据分析结果,提出改善母线桥噪声的措施,并对各项措施进行数值模拟和试验研究。对比计算结果与试验结果验证了数值计算的可靠性和降噪措施的有效性。

三维谐振腔分析的互补性

提出了三维谐振腔分析的互补性，导出了以磁场强度 Ｈ 和电场强度 Ｅ 为变量的变分公式，并应用棱边有限元法对真空和载荷谐振腔进行了实例计算，说明了在载荷谐振腔分析中存在误差互补性．

特高压变压器直流偏磁对绕组电流的影响

为了快速而准确地分析特高压变压器负载下直流偏磁对各绕组电流的影响,基于棱边有限元法建立特高压变压器的时域场路耦合模型,在磁场模型中根据能量扰动原理,通过能量增量计算动态电感,在电路模型中利用动态电感参数建立瞬态电路偏微分方程模型并应用四阶龙格库塔法进行求解。针对特高压变压器大电感、小电阻带来的极为漫长的过渡过程以及直流偏磁计算易被忽略的难点,通过在电路模型中增加串联电阻,使达到稳态的时间大大缩短,并通过电压迭代补偿,有效消除串联电阻值导致的计算偏差,计算特高压变压器负载运行时受直流偏磁影响下的励磁电流与各绕组电流,并分析不同直流偏置电流对特高压变压器各绕组电流的影响。通过搭建与特高压变压器相同的铁心结构以及高、中、低压侧具备相同绕组匝数比和容量关系的缩比模型直流偏磁试验平台,验证了该文所提模型的正确性。

分析二维导体电磁散射问题的FEM/POPTD方法——TE模(英文)

提出了一种分析计算带有裂缝的二维电大尺寸复杂导体目标电磁散射问题的混合方法—— FEM/ PO-PTD方法。该方法采用基于棱边的有限元法 ( Edge-basedFEM)为低频方法 ,物理光学法与物理绕射理论 ( PO-PTD)为高频方法 ,通过耦合技术将两者结合在一起。本文将该方法应用于带有缝隙的二维导电柱 TE模的电磁散射特性分析 ,计算结果与有关文献的数据一致性很好 ,从而验证了该方法的准确性。文中还给出了另外几种截面的导电柱体雷达截面的计算曲线。理论分析与计算结果表明 ,本文提出的混合方法与其他计算同类问题的方法相比 ,能节省计算机存储单元。

基于DDM技术的FEM/PO-PTD方法在深腔导体目标RCS分析中的应用

采用一种基于区域分解法 (DDM)的混合方法———FEM/PO PTD法 ,分析带有深腔的三维电大尺寸导体目标的电磁散射特性。应用DDM将原有深腔分成若干个较小的子域。对于腔体开口面所在子域 ,应用等效原理 ,结合物理光学法 (PO)与物理绕射理论 (PTD) ,得到腔体开口面的边界积分方程 ;对于其它子域 ,通过传输条件实现各子域间的耦合。在各子域内推导出此边值问题的等价泛函 ,应用基于棱边的有限元法 (Edge basedFEM)进行分析。理论分析与计算结果表明 ,该混合方法与其它计算同类问题的方法相比 ,有较高的计算精度 ,同时能减少对计算机内存的需求。

带有裂缝的电大尺寸目标电磁散射特性分析

提出了一种分析计算带有裂缝的电大尺寸复杂目标电磁散射问题的混合方法—FEM/PO_PTD方法.在该方法中,采用基于棱边的有限元法(Edge_basedFEM)为低频方法,物理光学法与物理绕射理论(PO_PTD)为高频方法,通过耦合技术将二者结合在一起.将此方法用于带有裂缝的二维导电柱的电磁散射特性分析,计算结果与有关文献的数据一致性很好,从而验证了该方法的准确性.还给出另外两种截面的二维导电柱体雷达截面的计算曲线.理论分析与计算结果表明,该法与其它计算同类问题的方法相比,能节省计算机存储单元、提高计算速度.