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舰船阴极保护电磁效应数值模拟仿真研究

作　者: 肖丽君
导　师: 黄一
学　校: 大连理工大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 蚀化磁磁场边界元法三维磁场静态磁场磁场强度
分类号: U661
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 113次
引　用: 3次
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内容摘要

民用船舶以及舰船船体，通常采用阴极保护措施，以保证其功能寿命的实现。阴极保护系统的作用产生防腐电流，防腐电流引发磁场，可以称之为蚀化磁。蚀化磁通常无法单独测量。研究表明，在远场磁特性中，蚀化磁起主要作用。为了提高军用舰船的隐蔽性、从而减少受敌攻击的可能性，适应民用船舶智能化的发展趋势、保证船舶微机系统运行的稳定性、提高船舶的航行性能，控制蚀化磁有着十分重要的意义。在实施本论文的研究过程中，通过阅读大量的文献资料及教程，掌握了与课题相关的基本理论，并在理论的指导下分析了阴极保护状态下防腐电流产生的电磁场问题。利用描述磁场的第二类Fredholm积分方程在一定条件下推导出边界积分方程，借助于简单模型，编制FORTRAN程序进行磁场的数值分析，希望能够为准确地掌握船体阴极保护磁效应的规律、从而在进行船体阴极保护设计过程中有效地控制蚀化磁提供有效的技术手段。将本文的分析结果与ANSYS计算结果进行比较，满足精度要求。本文首次应用边界元法对三维蚀化磁磁场的数值模拟计算方法进行分析探讨，考虑所有的电流源以及被磁化物体的作用，并采用简单模型验证，取得了初步的研究成果。

全文目录

0 引言  7-15
  0.1 文献综述  7-13
    0.0.1 船舶磁场研究的意义  7
    0.1.2 舰船阴极保护电磁效应问题的产生及研究现状  7-8
    0.1.3 船舶磁场的形成  8
    0.1.4 电磁效应数值计算方法  8-12
    0.1.5 磁场数值计算的发展简史  12-13
  0.2 本文的研究内容  13-15
1 电磁效应的基本理论  15-28
  1.1 电磁场的基本定律和基本方程  15-16
  1.2 稳恒电流的磁场及毕奥-沙伐定律  16-18
  1.3 磁场的通量及环量  18-20
  1.4 磁介质中的静磁场规律及磁化规律  20-22
  1.5 标量形式的格林定理  22-23
  1.6 标量场的方向导数和梯度  23-28
    1.6.1 方向导数  24-25
    1.6.2 梯度  25
    1.6.3 算例  25-28
2 船体阴极保护电磁效应分析及数学模型的建立  28-36
  2.1 船体阴极保护磁效应的产生原理  28
  2.2 磁场的形成及基本假定  28-30
    2.2.1 磁场场源及基本假定  28-29
    2.2.2 船体模型及基本假设  29-30
    2.2.3 场域性质及基本假定  30
  2.3 边界条件的确定  30-32
  2.4 数学模型的建立  32-36
3 阴极保护电磁效应的计算方法研究  36-50
  3.1 计算方法  36-41
  3.2 边界积分方程的离散  41-50
    3.2.1 面积坐标的引入  41-44
    3.2.2 边界积分方程的离散  44-46
    3.2.3 数值积分  46-50
4 算例及结果分析  50-69
  4.1 参照结果的选择  50-51
  4.2 算例1  51-63
    4.2.1 模型描述  51-53
    4.2.2 空间磁效应分析  53-63
  4.3 算例2  63-66
    4.3.1 模型描述  63-64
    4.3.2 空间磁效应分析  64-66
  4.4 结论  66-69
5 总结与展望  69-71
  5.1 本文工作总结  69
  5.2 相关问题展望  69-71
攻读硕士学位期间发表的论文  71-72
致谢  72-74

舰船阴极保护电磁效应数值模拟仿真研究

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