电气工程学院

电磁场数值分析方法与实验

2015/6/18 11:28:30 人评论 次浏览 分类:电磁新技术

研究内容简介

      无单元Galerkin方法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,因而摆脱了单元的限制。其具有计算精度高、节点布置简便、不需单元的特点。


      课题组在国内第一个将无单元数值解法引入电磁场数值计算领域,1997年开始对无单元法在二维电磁场领域的应用进行研究。

代表性成果

      推导出了适合三维电磁场数值计算的无单元计算公式,找出了适合电磁场数值计算的权函数形式和参数范围,并给出了影响半径的选取原则,实现了影响半径的自动选取,为解决小气隙和有薄片情况下电磁场的更精确计算找到了新的解决途径。

   


           含小气隙的圆盘电磁铁磁场分布                       无单元法数值解和解析解的比较


       基于能量最小原理构造了适合三维电磁场数值计算的罚函数,给出了罚因子的选取原则,用罚函数方法处理强加边界条件,确保了系数矩阵的对称、正定性,而且有很高的计算精度,解决了无单元Galerkin方法的一个难点问题。

屏蔽电极电位分布图


      把无单元Galerkin方法应用于超磁致伸缩薄膜的数值计算中,有效地解决了有限元方法带来的网格畸变问题,为我国开发生产超磁致伸缩薄膜器件提供了十分便捷的计算工具,大大节约开发试验成本,对推动超磁致伸缩薄膜的应用具有重要的意义。

磁致伸缩薄膜无单元分析结果


获奖与代表性论文、论著

    1.课题组成果荣获河北省自然科学三等奖

    2.出版了我国第一部电磁场领域的无单元计算学术专著《工程电磁场无单元法》。