学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于磁阻率张量的旋转电磁场数值计算研究

作　者: 孙景峰
导　师: 杨庆新
学　校: 河北工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 磁阻率张量旋转电磁场有限元分析
分类号: TM15
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在河北省自然科学基金的资助下,本文选择了“基于磁阻率张量的旋转电磁场数值计算研究”这一贴近工程实际的课题,具有重要的理论意义和实用价值。对电磁场的仿真分析,目前大多数都是将材料的磁阻率简化为标量或向量,并且在很多工程实际中得到了比较理想的结果。但是,随着设计要求的不断提升,对电磁场仿真的精度要求也越来越高。在某些场合,这样的简化得到的结果已经不能满足精度要求。比如,在旋转的电磁场中,磁性材料的磁阻率呈现为张量。对磁阻率张量的测量和应用大多数停留在二维的研究,对三维磁阻率张量的测量工作已有学者取得了一定的成果,而将其应用于三维电磁场的数值仿真当中的研究很少。本文将三维二阶磁阻率张量代入三维电磁场的双旋度方程,经过进一步推导和有限元离散,分别得到了针对四节点四面体单元和六节点三棱柱单元的三维电磁场有限元方程组的磁阻率张量表达式。在得到的表达式中,三维二阶磁阻率张量中的每一个元素都得以体现。并以此为基础,编写了相应的求解程序。有限元仿真过程的前处理与后处理是工作量巨大且方法相对成熟的过程,目前市场上已有多款有限元分析软件在这方面做得很好。FEMAP就是一款功能强大且使用方便的有限元前处理与后处理软件,但是它并不包含电磁场分析模块。本文结合基于磁阻率张量的求解程序,对FEMAP进行了二次开发,可以完成基于磁阻率张量的三维电磁场有限元分析。本文设计了一个方形线圈和铁板的测试系统,使用本文设计的软件FERT进行仿真分析。将所有材料的磁阻率简化为标量,得到的结果与现有商业软件ANSYS得到的结果高度一致,验证了该软件基本功能的正确性及其在电磁场分析中的可行性。通过将铁板的磁阻率设置为不同形式的张量,并将得到的结果进行比较分析,对三维二阶磁阻率张量当中的非主对角线元素对磁场分布的影响进行了初步探讨。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1-1 旋转磁场  9-12
    1-1-1 旋转磁场的形成  9-10
    1-1-2 旋转磁场的研究现状  10-12
  1-2 磁阻率张量  12-17
    1-2-1 磁阻率张量的特点  12-14
    1-2-2 磁阻率张量的研究现状  14-17
  1-3 本文的主要工作  17-19
第二章基于磁阻率张量的三维电磁场有限元方程组  19-41
  2-1 双旋度方程  19-20
  2-2 双旋度方程的有限元离散格式  20-30
  2-3 四面体单元  30-33
  2-4 三棱柱单元  33-40
  2-5 本章小结  40-41
第三章有限元分析软件 FERT 的开发  41-85
  3-1 有限元前后处理软件FEMAP  41-42
  3-2 前处理  42-52
    3-2-1 创建几何模型  43-46
    3-2-2 定义材料特性  46-47
    3-2-3 划分网格  47-50
    3-2-4 施加载荷与约束  50-52
  3-3 读取前处理数据  52-58
    3-3-1 FEMAP 的API  52-53
    3-3-2 读取节点信息  53-54
    3-3-3 读取单元信息  54-55
    3-3-4 读取材料总数  55
    3-3-5 读取激励信息  55-56
    3-3-6 读取约束信息  56-58
  3-4 计算求解  58-74
    3-4-1 整体系数矩阵的存储  58-59
    3-4-2 边界条件的处理  59-62
    3-4-3 有限元方程组的形成  62-65
    3-4-4 求解有限元方程组  65-74
  3-5 后处理  74-77
    3-5-1 写数据库  74-77
    3-5-2 显示设置  77
  3-6 结果分析  77-84
  3-7 本章小结  84-85
第四章磁阻率张量对磁场分布的影响  85-97
  4-1 对比实验一  85-86
  4-2 对比实验二  86-93
  4-3 其它几个对比实验  93-96
  4-4 本章小结  96-97
第五章全文总结  97-99
参考文献  99-105
致谢  105-106
攻读博士学位期间所取得的相关科研成果  106

基于磁阻率张量的旋转电磁场数值计算研究

内容摘要

全文目录

相似论文