基于U-net卷积神经网络的电磁场快速计算方法

有限元法(FEM)是物理场分析常用的方法,但庞大的求解自由度导致FEM计算成本很大。针对FEM计算时间长的问题,构建一种基于U-net卷积神经网络的物理场快速计算方法,将样本数据通过栅格化或点云化处理后作为神经网络的输入和标签数据,通过网络训练实现物理场的快速计算并研究该方法在电磁场计算中的应用。结果表明,该方法能准确有效地预测电势、电场强度、磁感应强度等物理量的分布,且预测时间较FEM仿真计算时间大幅缩短。同时,通过合理选择数据集大小,即使在小数据集下也能有较高的预测精度。

基于物理信息神经网络的电磁场计算方法

物理信息神经网络(PINNs)将偏微分方程(PDEs)及其定解条件编码进网络中,使PDEs残差最小化的同时逼近定解条件,实现PDEs的求解。由于电磁场计算时存在局部高梯度问题、含源方程引发的训练困难问题和高对比系数界面识别问题等,PINNs在用于电磁场方程求解时训练效率低、计算精度不高,因而目前应用较少。该文对于PINNs在电磁场中的训练困难问题进行理论分析,提出了针对电磁场PDEs形式和神经网络架构的修改方法,实现了基于PINNs的静电场和稳恒磁场求解,计算结果准确性较好。将该方法推广到方程更加复杂的频域涡流场求解中,求解结果表明PINNs可以在复杂的频域方程上保证良好的精度。该研究工作为实现电磁场快速计算提供了新思路。

基于ADE-PML方法的快速计算目标电磁场分布研究

在电磁场分布计算领域,目标的电磁分布计算是一个重要且复杂的问题。目前,常用的计算方法有有限元法、有限差分法、时域积分方程法等。这些方法都有各自的优缺点,但是无论哪种方法都需要进行离散化、求解和后处理等,存在计算量大、计算时间长、计算精度低等问题。为了解决这些问题,一些新的计算方法被提出,如自适应离散化误差修正技术,自适应边界条件技术等。这些技术能够有效地提高计算精度和计算效率,但是在具体工程应用中,仍然存在一些问题,例如处理复杂目标的电磁场分布计算难度仍然较大、计算时间较长等。通过基于ADE-PML方法研究快速计算复杂目标的电磁场分布,进一步提高电磁场分布计算效率,有助于复杂目标电磁分布工程应用分析。

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 。

基于ANSYS的轴向柱塞液压电机泵电磁场数值计算与分析

提出了一种新型轴向柱塞液压电机泵,简要介绍了其结构组成和工作原理。应用ANSYS/Emag模块对带有不同冷却流道的三种电机泵的定子模型对应的空载电磁场进行了数值计算。通过对计算结果进一步的分析和计算得到了电机泵电磁场的分布及油隙磁感应强度,并进行了对比分析。研究表明,带有12个条形冷却流道的定子结构的磁感应强度最大,带有24个圆形冷却流道的定子磁感应强度最低,带有8个条形冷却流道的定子结构的磁感应强度介于上述两种之间。所作研究为新型轴向柱塞液压电机泵定子的结构设计和优化提供了依据。

基于脉冲函数电流模型对闪电回击电磁场的计算

基于一种新的描述回击通道底部电流的脉冲函数模型 ,利用偶极子法对距离回击通道底部不同距离处的 LEMP进行了计算。把几种闪电回击的工程模型的计算结果与实测结果进行了比较 ,表明 MTLL模型能够与实际结果更为吻合。

电机电磁场逆问题数值计算的改进 TABU 算法

在分析现有ＴＡＢＵ算法基础上，本文提出了一种通用的连续变量全局优化ＴＡＢＵ算法；典型数学函数验证和应用实例表明：本文算法仅用模拟退火（ＳＡ）算法２０％左右的迭代次数便可得到略好于ＳＡ算法的（全局）最优解。

用偶极子法对闪电电磁场的计算

为研究闪电回击产生的电磁场 ,建立了一种简单的闪电回击电流模型。由电流密度的时空分布 ,用偶极子法计算了电流源产生的电磁场 ,给出了不同距离处电磁场的值。

基于区域分解法的电磁场并行计算研究

针对有限元法求解大规模电磁场问题时常常受单机计算速度和内存限制的问题,考虑运用并行求解的解决方法。在论述了适合并行求解的区域分解法的原理后,建立了二维静电场问题的模型;运用区域分解法对模型进行了区域划分;基于6台高性能PC机搭建的分布式并行系统,运用并行共轭梯度法(CG)对有限元线性方程组进行并行求解,取得了较高的效率加速比。对于自由度多达百万的大规模问题,该并行求解大大提高了计算速度,为并行求解三维电磁场奠定了基础。

三维井间电磁场的正反演计算

提出了一种计算体积分方程的方法———改进型局域非线性迭代 (MLNI) ,并用其对三维井间电磁场进行正反演计算 .该方法将井间大尺度散射体分为近场和远场区域两部分 ,它们的位置和尺寸均随场点位置的变化而改变 .采用局域非线性近似计算近场区域的影响 ,将远场区域的影响作为外部激励源 ,采用迭代方法计算 .该方法具有计算速度快、所需内存量少、收敛性好的优点 .在反演中采用基于MLNI的非线性反演方法 ,利用这种方法可以将成像区域集中于一定范围内而不是整个三维空间 .该反演方法由于考虑到了雅可比矩阵元素的非线性项 ,因而与传统的Born迭代反演方法相比更为精确和稳定 .考虑到信息量和计算机内存的限制 ,第 1次成像采用双重体元分割法进行较粗略的成像 ,然后缩小成像范围进行第 2次较精确的成像 .数值计算结果表明 ,MLNI是一种有效的计算井间大尺度异常体散射场的方法 。

圆锭电磁铸造中电磁场及液柱形状的计算机模拟

采用互感耦合模型对无负载和有负载条件下的电磁场分布及液柱形状进行了数值模拟,计算了铝合金圆锭电磁铸造的互感耦合系数,实验测定了无负载和有负载条件下的电磁场分布及液柱形状，结果表明与数值模拟结果吻合较好．得出采用斜边感应器显著削弱感应器上部的磁场强度，能获得合理的液柱形状的结论．

基于有限元方法的大型永磁直驱同步风力发电机电磁场计算

用有限元软件和电磁场知识对1.2MW永磁风力发电机建模,计算了发电机的静、瞬态磁场。研究了发电机静态气隙磁场的分布,通过傅里叶分解,得出了气隙磁密基波和高次谐波。采用转子斜极方法消除高次谐波,得到了转子斜极改善磁密分布的实际效果。对于瞬态磁场,采用电路分析方法,根据有限元方法的电路耦合功能,得出了发电机磁场和电势波形。结合实验数据,对比了静、瞬态磁场计算结果,分析了数据产生偏差的原因,验证了理论分析的正确性和有效性。

应用矩量法计算变电站内的空间电磁场

基于矩量法,提出了一种适合于变电站内开关操作时母线、设备间连线、架空线路产生的电磁场的计算方法,可以应用于变电站内较高频率分量的电磁场计算。应用文中计算方法与给出的计算方法分别对同一算例进行计算,其计算结果均一致,验证了文中方法的有效性。最后,借助于快速傅立叶变换,应用文中计算方法对某500kV变电站开关合闸操作时空载母线上的电流波过程和空间瞬态电场分布进行了预测计算,计算结果被应用于该变电站保护小室的屏蔽设计。

模拟退火算法的改进及其在电机电磁场逆问题数值计算中的应用

在对制约模拟退火（ＳＡ）算法收敛速度的若干问题研究的基础上，本文构造了改进的ＳＡ算法。通过应用于大型水轮发电机极靴形状优化设计中电磁场逆问题的数值计算，以及与国外样机数据和其他优化算法计算结果的对比分析，验证了本算法的有效性和正确性。

基于DU模型雷电回击电磁场的计算

基于 DU模型计算雷电回击电磁场时 ,用电晕电流和击穿电流拆分雷电回击通道标准电流 ,合理选取此二电流放电时间常数能较好地再现雷电回击测量场的

高速磁悬浮列车电磁场的模拟计算

采用有限元法研究了高速磁悬浮列车的悬浮和推进电磁场,重点研究了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律,并得出了经验公式。分析和计算结果表明,悬浮力和推力的大小与功角有关,并且由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动。

有限公式电磁场数值计算理论与性能

为了探讨有限公式电磁场数值计算方法的理论框架,研究工程应用中性能指标的准确性和计算效率,围绕有限公式方法使用全局物理变量和与电磁学实验定律直接相联系的特点,论证了有限公式方法的创新性思维。在系统地阐述有限公式方法理论体系的基础上,结合高频场的计算公式,说明了有限公式方法的计算思路,并通过与现有电磁场数值计算方法相对比,分析了有限公式方法的特性与优势。结合散射问题中的高频场与电机内的静态场实例,验证了有限公式方法的主要技术指标。该方法的计算精确度、计算效率则明显优于现有的电磁场数值计算方法,对该方法的深入研究,必将推动电磁场数值计算理论的进一步发展。

电机电磁场的有限公式计算技术

有限公式方法是一种新型的基于全局变量的电磁场数值计算方法,该文针对工程中电机几何结构复杂的特点,研究了运用有限公式法计算电机内电磁场时的若干技术问题。提出了一个新的当网格单元形状为不规则三角形时的计算格式,避免了对大型矩阵的求逆运算。首次将全局变量中的源变量定义在原剖分网格上,将全局变量中的形态变量定义在映射剖分网格上,提高了在区域边界不规则的情况下多介质区域中磁场计算精度,和编程效率。该文还首次系统地介绍了有限公式方法中边界条件的处理方法,丰富完善了有限公式方法的理论体系。通过对一台实际电机的电磁场分步以及电气参数计算,并与有限元等方法的计算结果进行对比,验证了方法的可行性与正确性。

大规模电磁场数值计算中并行迭代方法的比较

并行计算是进行大规模数值计算发展的必然趋势。以线性方程组的并行求解为线索,对并行迭代方法在电磁场数值计算中的应用作了描述和概括,指出各种并行迭代方法的使用条件和适用范围,并对多重网格法和区域分解法这两种预处理方法进行了比较。

小波变换在电磁场数值计算中的应用

本文从算子展开的角度将小波矩量法（Ｗａｖｅｌｅｔ－ＭｏＭ）应用于解电场积分方程，分析了其系数矩阵的精确度、稀疏性及条件数等，并在以上几个方面同一般的分域基矩量法进行了比较，指出小波矩量法形成的系数矩阵是一个稀疏矩阵，但是它的条件数高。我们分析了系数矩阵的稀疏原理，并解释了矩阵性态不好的原因，给出了改善矩阵性态的方法，最后以一个无限长的薄导体片在ＴＭ平面波入射下的感应电流为计算对象，验证了我们的结论。