阻抗劈散射的MM-PO混合算法研究

本文系统地研究了各向异性阻抗劈绕射的矩量法-物理光学(MM-PO)混合算法.首先研究了任意各向异性阻抗面的物理光学模型,推导出表面物理光学等效电磁流计算式.其次,提出了一种有效的含Hankel函数的弱振荡被积函数无穷积分处理方法.最后,将作者已公开发表的修正绕射电流基函数用于各向异性阻抗劈散射场研究,数值结果和已知的一致性绕射理论结果高度吻合.

计及周期/半周期性边界条件的永磁电机子域模型

该文提出的表贴磁极永磁电机考虑周期/半周期性边界条件的子域模型,为舰船大容量直驱多相永磁推进电机的设计优化提供一种快速、高效的工具。介绍周期性边界条件和半周期性边界条件的原理及实现方法,并将其应用到基于等效面电流的子域模型中求解电机气隙磁场,而后通过有限元仿真验证了解析计算的准确性。对比3种求解域下子域模型中谐波系数矩阵的维数和求解速度,表明考虑周期/半周期性边界条件的子域模型在保证结果精度的前提下,能大幅降低矩阵维数,并显著减少求解时间。对实验样机进行空载和负载实验,空载反电势与负载转矩实验结果与解析结果吻合较好,进一步说明了周期/半周期性边界条件下所用子域模型的正确性。

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。

变压器和应涌流的产生机理及其影响因素研究

在等效电路的基础上,从磁通变化的角度出发,分析了单台变压器励磁涌流的衰减机理,并 给出相应的关系式;然后深入研究了变压器和应涌流的产生机理及其变化特点。最后,对系统等效 电阻、并联与串联以及运行变压器负载对和应涌流的影响进行了初步的分析。

考虑定转子双边开槽时表贴式永磁电机空载磁场解析计算（英文）

该文推导了考虑定转子双边开槽情况下表贴式永磁电机空载磁场的直接解析计算方法。根据永磁体的面电流等效法,径向和平行充磁的永磁体等效为面电流产生的空载磁场。在推导过程中,将电机分为三种类型的子区域,然后根据电机子区域间的接口条件和边界条件求解得到一对线圈在每个子区域的矢量磁位和磁密。然后根据磁场叠加原理得到等效面电流产生的空载磁场。4极/24定子槽/20转子槽样机的空载磁场有限元计算结果证明了文中空载磁场解析计算结果的有效性。

基于分子电流法轴向永磁轴承轴向刚度的分析

轴向刚度分析是永磁轴承设计过程中的重要环节,现有的几类模型计算结果与实测结果存在一定的误差。使用基于分子电流法分析计算轴向永磁轴承的轴向刚度时,由于分子电流法在计算轴向力时需要求解四重积分,计算周期长,甚至不能获得解析解,因此采用蒙特卡罗算法来近似计算轴承的轴向力,使求解过程简单化。通过与有限元法数值解进行比较表明,分子电流法建模可较准确地分析轴向永磁轴承轴向刚度,运用蒙特卡罗算法求解方程,突破了分子电流法难以工程应用的技术难题。

“阳”加速器磁驱动平面飞片实验和速度计算校验

脉冲功率驱动源作为磁驱动加载的重要手段,通过调整其电路参数可调节负载电流波形,实现对样品无冲击准等熵加载。在"阳"加速器上,开展了一系列轴对称结构和带状结构构型的磁驱动平面飞片发射实验,电极材料采用不锈钢和LY-12铝。实验中测量了进入负载的电流历史和电极后自由面速度历史,并通过时序控制将两者时间关联起来。本文以测量到的电流历史数据为基础,引入负载电流分布系数,并结合已知的LY-12铝的状态方程数据,计算电极后自由面速度历史和飞片速度历史。通过实验测量自由面速度历史校验负载各个位置的电流分布系数。另外,基于装置参数和实验数据确定了考虑负载电感变化的装置等效电路模型,形成了计算样品压力加载历史和电极后自由面速度历史估算程序。此外,初步分析不同厚度电极的自由面速度历史,获取了电极材料的准等熵加载波剖面信息,观察到一系列准等熵加载下材料动力学性能引起的物理现象。

调速型鼠笼式异步磁力联轴器的轴向力研究

调速型鼠笼式异步磁力联轴器即永磁调速器,它的力学参数、磁场分布对其传递能力及整个系统的稳定性与可靠性具有很大的影响,因此有必要对其工作时的轴向力进行深入研究.基于等效面电流法,推导出联轴器在低转差率下的螺旋进给/退出轴向力计算表达式;同时采用电磁场分析软件Magnet对其进行模拟分析,得到了不同啮合长度、不同转差率下的螺旋进给/退出轴向力值,并进行了对比分析.调速型鼠笼式异步磁力联轴器轴向力由完全啮合状态至脱离状态呈现先增大后减小的趋势;在相同输入转速情况下,转差率越大,轴向力越小,在脱离状态时趋于稳定值.这对于调速型鼠笼式异步磁力联轴器以及其它类型磁力联轴器的理论研究、参数设计与优化及其应用都有着一定的理论意义及实际应用价值.

混合电磁结构磁性部分元等效电路建模技术

磁性材料在电磁结构中广泛应用,而传统(标准)部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)方法对包含磁性材料的各种结构进行分析已无能为力。该文提出了基于几何平均距离和空间磁介质均匀化处理的磁性PEEC建模方法(magnetic PEEC,MagPEEC),根据磁性材料边界单元切向磁通密度在边界两边的关系得到了载流磁性材料表面磁化面电流和传导电流的耦合系数矩阵,给出了仅用传导电流表示的系统方程。对矩形单元之间、矩形单元与线单元之间、线单元与线单元之间的各种几何平均距离(geometrical mean distance,GMD)进行了分析,得到了相应的计算公式,在此基础上导出了平均切向磁感应强度的计算公式,并应用于磁性材料的MagPEEC建模。通过有限元(finite element method,FEM)方法对两邻近金属板的新型MagPEEC建模方法进行了验证。

钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限元分析

给出了钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限元分析的两种计算模型，并指出这两种方法在理论上是统一的，而在实际处理中存在着差异，最后结合电机数据进行计算对比．

地面核磁共振导电性的等效影响

地面核磁共振测深中,导电性影响一般用等效导电半空间代替.这种等效性合理性如何尚没有任何讨论.本文利用2层模型和与其等效的均匀导电半空间模型为例,对两种模型的磁场变化规律、地面核磁共振的核函数变化情况以及核磁响应进行了数值模拟分析.结果表明,任意层状导电介质与其等效的均匀导电半空间模型的磁场分布规律不同,导致在地面核磁共振测深中相应的积分核函数在深度上衰减规律出现差异,表现为地面核磁共振测深信号的差异.导电性的等效性不是核磁共振测深的等效性.

基于传输线法对矩形微带天线场的研究

矩形微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地的介质基片上形成的天线,它利用微带线或同轴线馈电,在导体贴片与接地板之间激励起辐射电磁场,并通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射,因此微带线天线可以看作为一种缝隙天线,利用传输线模型求它的远区场时,首先对微带天线进行假设,求出边缝上的等效磁流,由等效磁流求出矢量电位,从而求出远区的辐射场和方向图。

电脉冲作用熔体机制实验研究

设计了5种电脉冲处理Al-5%Cu合金熔体实验方案,分别探讨了脉冲电场、脉冲磁场、脉冲电流、等效直流电热效应对熔体的作用以及空白试验。结果表明,脉冲电场、脉冲电流对该合金的晶粒起到明显的细化作用,而脉冲磁场、等效直流电热效应对晶粒的细化没有明显影响;脉冲电场、脉冲电流作用下熔体凝固点明显降低、过冷度加大,而脉冲磁场、等效直流电热效应对熔体的过冷度没有明显影响;脉冲电场、脉冲电流作用下该合金基体显微硬度明显增大,脉冲磁场、等效直流电热效应对合金基体的显微硬度没有明显影响。

不等厚磁极永磁电机解析法分析

采用等效面电流的解析法求解不等厚磁极永磁电机的性能。推导在内弧偏心情形下,径向磁化和平行磁化无槽永磁电机的气隙磁密解析式;引入相对磁导函数,求解有槽电机的气隙磁密,进一步得到电机的反电动势以及电磁转矩等参数。对一台不等厚磁极永磁电机,给出了解析法计算结果。通过有限元法验证了该解析法的正确性。

基于等效面电流法表面贴磁圆筒型永磁直线电机磁场研究

气隙磁场是表面贴磁式圆筒型永磁直线电机的重要参数,它对该种电机的推力密度、效率等性能影响很大。通过建立等效面电流模型得出了计算气隙磁场的准确解析公式,再与有限元法计算结果进行对比,得出了该解析法有效的结论。

无限长载流柱面磁场的空间分布

由面电流在空间某点的磁场公式出发,利用场强叠加原理,计算出截面为任意多边形的无限长载流柱面在空间任意点的磁场分布,并且运用这种方法求出了截面为菱形的无限长载流柱面空间磁场分布的普遍表达式.

粒子模拟中激励源的一种等效设置方法

基于计算电磁学中对强迫激励源消除虚假反射的算法分析,提出了用等效电流和等效磁流在FDTD公式中引入电场激励源和磁场激励源的方法。从粒子模拟方法的基本方程和迭代公式出发,分析了激励源的引入过程,推导出激励源所等效的电流项和磁流项表达式,实现了新的激励源设置方法,并进行了数值验证和结果讨论。研究表明:这类等效模型与标准FDTD公式能紧密结合,引入非常方便;不必专门设置一个附加的散射场区来处理散射场的计算,大大节省了计算时间和计算内存,比常规总场/散射场体系方法的效率高20%以上,对粒子模拟这类耗时的计算较为适用。通过对2维柱坐标系下相对论速调管放大器(RKA)的模拟,证明了此类激励源设置方法的实用性。

一些曲面上的电荷、电流分布及其上的电场、磁场

有论文讨论并计算了带有均匀电荷的长直圆柱面空间的电场和磁场 ,但计算都比较复杂 .本文用最简捷的方法直接计算得出 ,而且用最简捷的方法还计算出均匀带电球面上的电场和圆柱面上均匀纵向电流在柱面上的磁场 。

全等效电流积分方程法分析微带天线

提出了一种分析微带天线的新方法———全等效电流积分方程法。根据等效原理 ,用等效表面电流表示金属导体影响 ,用等效体极化电流来取代介质结构影响 ,建立全等效电流积分方程 ,结合空域矩量法来求解整个微带结构的电流分布。采用该方法可以分析任意结构的微带天线 ,只需用最简单的自由空间格林函数而无须求解复杂的谱域或空域格林函数 ,避免了无穷积分或Sommerfeld积分 ,且在分析中精确考虑了有限尺寸金属接地板的影响。用该方法分析了矩形微带天线 ,计算结果与其它文献给出的结果一致 ,证实了该方法的有效性。

平板式永磁直线电动机二维空载气隙磁密解析分析及仿真

准确计算永磁磁极产生的气隙磁场分布情况对永磁电机初期设计计算及后期优化设计非常重要。在不考虑边端效应及忽略铁心饱和的前提下,推导了基于等效面电流模型的平板式永磁直线电动机空载气隙磁场的解析表达式,并得到了该种电机气隙磁场的分布情况。计算结果与二维有限元仿真进行对比,结果表明用该方法计算结果的波形及幅值与有限元的计算结果能够很好吻合,证明了该方法是正确的、可靠的,为采用平板式永磁直线电动机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。