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Mathematical Wave Functions and 3D Finite Element Modelling of the Electron and Positron
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作者 Declan Traill 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第4期1134-1162,共29页
The wave/particle duality of particles in Physics is well known. Particles have properties that uniquely characterize them from one another, such as mass, charge and spin. Charged particles have associated Electric an... The wave/particle duality of particles in Physics is well known. Particles have properties that uniquely characterize them from one another, such as mass, charge and spin. Charged particles have associated Electric and Magnetic fields. Also, every moving particle has a De Broglie wavelength determined by its mass and velocity. This paper shows that all of these properties of a particle can be derived from a single wave function equation for that particle. Wave functions for the Electron and the Positron are presented and principles are provided that can be used to calculate the wave functions of all the fundamental particles in Physics. Fundamental particles such as electrons and positrons are considered to be point particles in the Standard Model of Physics and are not considered to have a structure. This paper demonstrates that they do indeed have structure and that this structure extends into the space around the particle’s center (in fact, they have infinite extent), but with rapidly diminishing energy density with the distance from that center. The particles are formed from Electromagnetic standing waves, which are stable solutions to the Schrödinger and Classical wave equations. This stable structure therefore accounts for both the wave and particle nature of these particles. In fact, all of their properties such as mass, spin and electric charge, can be accounted for from this structure. These particle properties appear to originate from a single point at the center of the wave function structure, in the same sort of way that the Shell theorem of gravity causes the gravity of a body to appear to all originate from a central point. This paper represents the first two fully characterized fundamental particles, with a complete description of their structure and properties, built up from the underlying Electromagnetic waves that comprise these and all fundamental particles. 展开更多
关键词 ELECTRon POSITRon Wave Function Solution Electromagnetic Spin Mass Charge Proof Fundamental Particle Properties Quantum Mechanics Classical Physics Computer 3D model Schrödinger Equation RMS KLEIN GORDon Electric magnetic Lorentz Invariant Hertzian vector Point potential Field Density Phase Flow Attraction REPULSIon Shell theorem Ehrenfest VIRIAL Normalization Harmonic Oscillator
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感应子电机二维磁场计算模型的对比研究
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作者 韩坤 刘龙建 《微电机》 2024年第4期10-17,共8页
感应子电机因其转子结构简单,具有非常高的可靠性,特别适用于高速场合,在脉冲电源、储能系统、航空发电、船舶推进系统等领域有着广泛的应用。感应子电机的磁场为三维磁场,但三维磁场分析所需计算资源和时间太多。因此,对感应子电机的... 感应子电机因其转子结构简单,具有非常高的可靠性,特别适用于高速场合,在脉冲电源、储能系统、航空发电、船舶推进系统等领域有着广泛的应用。感应子电机的磁场为三维磁场,但三维磁场分析所需计算资源和时间太多。因此,对感应子电机的磁场分析一般采用简化二维模型。目前,感应子电机二维磁场计算模型主要有:标量磁位法、矢量磁位法、等效励磁绕组法和改进等效励磁绕组法四种模型。标量磁位法、矢量磁位法、等效励磁绕组法和改进等效励磁绕组法各有优缺点,本文对以上四种二维磁场计算模型进行了对比研究,分析了各自的优缺点,对其适用性进行了讨论。 展开更多
关键词 感应子电机 二维磁场计算模型 标量磁位法 矢量磁位法 等效励磁绕组法
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新型双层半插入式交替极永磁电机的解析建模 被引量:1
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作者 倪有源 张亮 钱威 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期42-52,共11页
为了提高永磁电机的电磁转矩,提出一种新型双层半插入式交替极永磁电机模型。内层为交替极磁极,外层为表贴式永磁体,内外层永磁均为径向磁化。采用二维子域模型法,将求解域划分为定子槽、定子槽口、气隙、外层永磁和内层永磁共5个子域... 为了提高永磁电机的电磁转矩,提出一种新型双层半插入式交替极永磁电机模型。内层为交替极磁极,外层为表贴式永磁体,内外层永磁均为径向磁化。采用二维子域模型法,将求解域划分为定子槽、定子槽口、气隙、外层永磁和内层永磁共5个子域。根据拉普拉斯和泊松方程,通过分离变量法获得各子域矢量磁位的通解,再根据边界条件并求解矩阵方程,获得各子域矢量磁位的直流分量和谐波系数。以一台8极9槽新型电机为例,计算了电机的气隙磁密、空载感应电动势和电磁转矩,结果表明,在永磁用量相同的前提下,与传统的表面插入式电机相比,新型电机具有更高的电磁转矩。最后,用有限元法验证了解析模型的正确性。 展开更多
关键词 双层半插入交替极永磁电机 子域模型 矢量磁位 解析模型 有限元法 电磁转矩
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V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场解析计算
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作者 翟凤晨 于慎波 何庆桡 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期73-81,共9页
针对V型内置式永磁电机气隙磁场解析计算问题,提出一种新的V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的解析计算模型。在二维精确子域方法基础上,提出5条等效关键准则,用等效解析永磁体电机模型代替初始的V型永磁体电机模型。等效解析模型划... 针对V型内置式永磁电机气隙磁场解析计算问题,提出一种新的V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的解析计算模型。在二维精确子域方法基础上,提出5条等效关键准则,用等效解析永磁体电机模型代替初始的V型永磁体电机模型。等效解析模型划分为定子槽、定子槽槽口、气隙、扇形和环形5个求解域。在定子槽、定子槽槽口和气隙区域建立拉普拉斯方程,在扇形和环形区域建立泊松方程。用分离变量法求解各区域的矢量磁位表达式,根据各个求解域的边界条件和交界条件求出矢量磁位表达式中的谐波系数。对等效解析模型计算结果与V型内置式永磁同步电机的有限元法仿真结果进行比较,误差仅为0.97%,验证了等效准则建立的解析计算模型计算V型内置式永磁同步电机空载气隙磁场的有效性。 展开更多
关键词 V型内置式永磁同步电机 空载气隙磁场 解析模型 等效磁场 子域法 矢量磁位
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深海中潜艇腐蚀相关磁场全空间分布特征分析 被引量:5
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作者 陈聪 李定国 +1 位作者 蒋治国 龚沈光 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期684-689,共6页
为分析深海中潜艇腐蚀相关磁场的分布特征,采用静态电偶极子对场源进行模拟,采用空气-海水2层模型对深海环境进行模拟,在利用镜像法求出全空间标量电位分布的基础上,利用标量电位和矢量磁位之间的约束关系,求解得到全空间中腐蚀或防腐... 为分析深海中潜艇腐蚀相关磁场的分布特征,采用静态电偶极子对场源进行模拟,采用空气-海水2层模型对深海环境进行模拟,在利用镜像法求出全空间标量电位分布的基础上,利用标量电位和矢量磁位之间的约束关系,求解得到全空间中腐蚀或防腐电流所产生的磁场分布,并证明所得场分布是满足场方程及边界条件的。最后采用数值计算的方法对磁场空间分布特征进行了分析,结果表明:深海中的潜艇由于腐蚀及防腐措施在空气及海水中激发的静态磁场分布特征明显,是值得重视的探测或打击信号源。特别是场分量按距离的平方反比衰减,相对于铁磁材料所产生的磁场衰减要慢,有利于远程探测。研究结果为进一步的实际应用奠定了基础。 展开更多
关键词 静态水平电偶极子 深海模型 腐蚀相关磁场 矢量磁位 标量电位
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双阳极超音速等离子体炬数值模拟研究 被引量:1
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作者 陈浩 陈雄 +1 位作者 王轶 周长省 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期449-453,共5页
针对某拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,采用基于磁矢量势的磁流体力学控制方程,对双阳极模式下超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。在阳极喷嘴内部,运用虚拟阳极的方法,得到了双阳极模式下喷嘴内部多场耦合的... 针对某拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,采用基于磁矢量势的磁流体力学控制方程,对双阳极模式下超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。在阳极喷嘴内部,运用虚拟阳极的方法,得到了双阳极模式下喷嘴内部多场耦合的结果及外部射流的流动状态。分析了弧根位置变化对等离子体流动特性的影响,为双阳极超音速等离子体炬的工业应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 超音速等离子炬 基于磁矢量势磁流体动力学 多场耦合 等离子射流 弧根位置 双阳极
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永磁球形电动机永磁体涡流损耗分析 被引量:9
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作者 李洪凤 沈彦波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期267-275,共9页
永磁球形电动机的磁极呈球面锥体结构,各定子线圈相互独立分布于定子球壳内表面,针对这些特性,提出了一种计算永磁球形电动机永磁体涡流损耗的三维解析模型。该模型将双重傅里叶级数法与矢量磁位解析法相结合,首先利用双重傅里叶级数法... 永磁球形电动机的磁极呈球面锥体结构,各定子线圈相互独立分布于定子球壳内表面,针对这些特性,提出了一种计算永磁球形电动机永磁体涡流损耗的三维解析模型。该模型将双重傅里叶级数法与矢量磁位解析法相结合,首先利用双重傅里叶级数法求得定子内径处电流密度分布,继而将其作为边界条件,借助三维拉普拉斯方程,获得了矢量磁位的特解,最后推导得到了永磁球形电动机永磁体涡流损耗的解析表达式。该模型充分考虑到了时间谐波与空间谐波对涡流损耗的影响,并分析了不同的电机结构参数对永磁体涡流损耗的影响。将解析法与有限元法所得结果进行了比较,结果一致,证明了该解析模型的有效性。 展开更多
关键词 永磁球形电动机 双重傅里叶级数法 矢量磁位法 永磁体涡流损耗解析模型
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基于磁势矢模型的电磁直线驱动装置解析建模
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作者 江金昊 葛文庆 +1 位作者 李波 王赓 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第6期579-586,共8页
针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场... 针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场分布方程,并结合边界条件得到了径向气隙磁通密度及电磁力表达式,以此获悉驱动装置稳态电磁特性。结果表明,解析模型与有限元模型的求解误差最小为0.6%,最大为6.6%,与试验误差不超过2.5%,有限元及试验均验证了模型的正确性与精确性。所提方法在确保求解精度的前提下求解过程简单且通用性好,为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制提供了理论参考,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有一定的理论意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 电机学 直驱式自动变速器 电磁直线驱动装置 磁势矢模型 有限元模型
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航空磁探中使用边界元法的潜艇磁场建模 被引量:2
9
作者 周家新 陈建勇 +1 位作者 单志超 陈长康 《电光与控制》 北大核心 2018年第6期31-34,47,共5页
为解决航空磁异常探测中潜艇高空磁场分布难以测量的问题,根据Maxwell方程组和边界元法的基本原理,在预测空间基于格林函数,通过矢势分布求得潜艇空间磁场分布,建立潜艇磁场预测模型。使用磁偶极子仿真潜艇目标对预测模型进行初步理论验... 为解决航空磁异常探测中潜艇高空磁场分布难以测量的问题,根据Maxwell方程组和边界元法的基本原理,在预测空间基于格林函数,通过矢势分布求得潜艇空间磁场分布,建立潜艇磁场预测模型。使用磁偶极子仿真潜艇目标对预测模型进行初步理论验证,进一步设计实验对预测模型的有效性进行实际检验。根据理论和实验验证,结果表明,使用边界元法的潜艇磁场预测模型的平均绝对误差为0.220 5 n T,平均相对误差为2.368%。 展开更多
关键词 航空磁探 潜艇磁场 边界元法 矢势 预测模型
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超音速等离子体炬的磁流体动力学数值研究 被引量:1
10
作者 陈浩 陈雄 +1 位作者 周长省 薛海峰 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期185-190,共6页
针对设计的喉径2mm、工作电流为100A的拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,对超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。通过在阳极喷嘴内部采用基于磁矢量势的磁流体动力学模型,避免了对磁感应强度的复杂积分计算,得到... 针对设计的喉径2mm、工作电流为100A的拉瓦尔喷嘴,在二维轴对称模型的基础上,对超音速等离子体炬中的流动及其外部射流进行了数值模拟。通过在阳极喷嘴内部采用基于磁矢量势的磁流体动力学模型,避免了对磁感应强度的复杂积分计算,得到了喷嘴内部多场耦合的结果及外部射流的流动状态,分析了喷嘴内部电磁场对等离子体的加速作用及射流发展过程。结果显示,等离子体经历了亚音速→跨音速→超音速的发展过程,最终获得2.3 Ma的超音速射流。研究结果为超音速等离子体炬的工业应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 超音速等离子炬 基于磁矢量势磁流体动力学 多场耦合 等离子射流
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电力电缆谐波动态温升仿真计算 被引量:2
11
作者 李陈莹 崔雪 +1 位作者 刘会金 汪颖翔 《武汉大学学报(工学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期513-519,共7页
分析了国内外现有电缆谐波模型发展情况及其适用范围的局限性,进而提出利用热电拟合表征电缆有功损耗下的温升模型.为减少模型输入量,结合屏蔽层连接方式,引入谐波背景下电缆屏蔽层电流计算方法.综合考虑谐波情况下集肤效应、邻近效应... 分析了国内外现有电缆谐波模型发展情况及其适用范围的局限性,进而提出利用热电拟合表征电缆有功损耗下的温升模型.为减少模型输入量,结合屏蔽层连接方式,引入谐波背景下电缆屏蔽层电流计算方法.综合考虑谐波情况下集肤效应、邻近效应对磁场分布的影响,考虑多相电缆敷设方式,提出了一种新型的谐波损耗相结合的多相电缆谐波温升模型,该模型具有良好的收敛速度.最后,利用该模型对电缆谐波温升进行计算仿真,证明了模型的有效性和实用性. 展开更多
关键词 谐波 电力电缆 贝塞尔(Bessel)函数 温升模型 热电拟合 矢量磁位.
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融合磁势矢模型和等效面电流模型的电磁直线驱动装置解析建模方法
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作者 李波 江金昊 +3 位作者 葛文庆 王赓 谭草 陆佳瑜 《机械工程学报》 EI CAS 2024年第20期261-270,共10页
为进一步提高动圈式电磁直线驱动装置电磁场解析模型求解精度,提出研究此类电磁驱动装置的混合解析建模方法。采用磁势矢模型与等效面电流模型相融合的混合解析模型研究了驱动装置的电磁特性,引入径向磁通密度修正系数对单一磁势矢模型... 为进一步提高动圈式电磁直线驱动装置电磁场解析模型求解精度,提出研究此类电磁驱动装置的混合解析建模方法。采用磁势矢模型与等效面电流模型相融合的混合解析模型研究了驱动装置的电磁特性,引入径向磁通密度修正系数对单一磁势矢模型进行修正,结合动圈式电磁直线驱动装置电磁场边界条件建立较为精确的驱动装置电磁特性数学模型,并最终得到气隙处磁场的分布规律以及电磁力-行程函数。有限元仿真及试验的结果表明,相较于单一磁势矢模型,混合模型具有更高的求解精度,修正前后电磁力最大求解误差分别为6.9%及2.8%,相对误差下降了4.1%,证明了该修正方法的有效性;试验结果与解析模型结果的误差小于2.5%,验证了解析模型的正确性与精确性。该方法为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制奠定了理论基础,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有较好的理论意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 电磁直线驱动装置 混合解析模型 磁势矢模型 等效面电流模型
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