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考虑次同步分量下时间周期问题的三维定点有限元法及变压器电磁特性分析 被引量：2
1
作者 孙佳安 李琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期3475-3486,共12页
次同步频率分量注入导致变压器铁心产生周期性非对称偏置磁化。该文以矢量磁位A和绕组电流I为待求量,考虑场路耦合关系并结合固定点法处理磁阻率非线性,建立计算变压器铁心静磁场的三维时间周期有限元模型并编写了计算程序,对含次同步... 次同步频率分量注入导致变压器铁心产生周期性非对称偏置磁化。该文以矢量磁位A和绕组电流I为待求量,考虑场路耦合关系并结合固定点法处理磁阻率非线性,建立计算变压器铁心静磁场的三维时间周期有限元模型并编写了计算程序,对含次同步频率分量下变压器铁心的稳态磁特性进行研究。在前处理阶段对绕组区域的各单元建立电流密度方向矢量矩阵。在迭代阶段,对非线性各向异性铁心区域需选择合适的局部收敛定点磁阻率。利用二维时间周期有限元法计算得到的绕组电流稳态解作为三维场路耦合计算的电流初值以减少迭代时间。通过计算和实验结果验证了该文算法的有效性,并分析了不同幅值、频率、相序以及三相分布的次同步频率分量对铁心电磁特性的影响。 展开更多
关键词 次同步频率分量 非对称偏置磁化 三维时间周期有限元法 场路耦合 固定点法
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磁矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元正演计算方法
2
作者 杨聪 任政勇 +3 位作者 陈程 姚鸿波 唐旭 汤井田 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2015-2028,共14页
全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势... 全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势.然而,当前的全球电磁感应数据解释技术一般在频率域进行,缺少时间域中的研究成果.为了弥补缺少时间域全球电磁感应数据解释方法的问题,本文开发了一种基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元并行正演求解方法,具备高精度快速计算源于地球外部时变电流源的地球感应电磁场时间序列的能力,特别适合于计算与分析频谱极宽的磁暴脉冲电磁感应时变响应.首先,建立基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域微分控制方程,结合磁层外部电流源的物理属性建立边界条件和初始条件,从而构建出全球电磁感应时间域初始边界值问题.然后,利用四面体矢量有限元技术和无条件稳定的隐式后退欧拉公式,分别实现磁场矢量势的空间域和时间域离散,进而获得不同时刻的实系数大型有限元线性方程组,借助于高性能并行直接求解器,快速高精度地求解不同时刻的磁场矢量势与感应磁场.最后,利用理论模型验证本文算法的正确性.利用Dst磁暴环电流指数建立的时间域电流源与真实地球三维电性模型,研究"澳科一号"后续卫星200 km轨道对中国和澳大利亚下方地幔转换带高导体的探测能力,结果表明这些地幔转换带异常体在200 km卫星轨道高度能产生明显异常.综上所述,本文开发的时间域全球电磁感应方法不仅具备精确快速计算全球感应电磁场时间序列响应的能力,还能为反演与解释"澳科一号"等我国地磁卫星观测数据提供技术支持. 展开更多
关键词 时间域全球电磁感应 矢量有限元法 三维正演 地幔电性结构
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三维有限元静磁场计算中周期边界的一种处理方法
3
作者 刘建新 崔翔 邵汉光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期80-85,共6页
在三维有限元静磁场计算中，提出一种处理周期边界问题的新方法，并导出有限元计算格式。文中将周期边界上节点的矢量位作为非独立变量处理，从而节省了计算机内存。最后，本文对国际电磁场软件测试模型（ＴＥＡＭ问题１３）进行了计算... 在三维有限元静磁场计算中，提出一种处理周期边界问题的新方法，并导出有限元计算格式。文中将周期边界上节点的矢量位作为非独立变量处理，从而节省了计算机内存。最后，本文对国际电磁场软件测试模型（ＴＥＡＭ问题１３）进行了计算，获得了正确的结果。 展开更多
关键词 三维静磁场 有限元法 周期边界 计算
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考虑次同步分量的变压器时间并行有限元及铁心动态损耗分析 被引量：5
4
作者 孙佳安 李琳 王亚琦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2426-2437,共12页
针对串补电容或电力电子装置导致系统次同步振荡以及各类次同步振荡抑制器接入系统,使变压器运行在含次同步分量条件下,并引起铁心非对称偏置磁化,从而导致损耗增加的问题,该文提出一种考虑铁心损耗的场路耦合有限元时间并行计算方法。... 针对串补电容或电力电子装置导致系统次同步振荡以及各类次同步振荡抑制器接入系统,使变压器运行在含次同步分量条件下,并引起铁心非对称偏置磁化,从而导致损耗增加的问题,该文提出一种考虑铁心损耗的场路耦合有限元时间并行计算方法。首先,基于定点法建立关于矢量磁位和电流密度的三维时变磁场有限元方程,并嵌入损耗分离理论,建立场路耦合有限元模型;其次,为实现大时间尺度周期问题的加速并行计算,并处理损耗瞬时值无意义的问题,提出基于Parareal的时间并行计算方案对模型进行求解;再次,对计算模型中多频率分量的计算周期确定、铁心损耗计算、定点磁阻率的选择以及初值选择提出方案;最后,利用一台物理变压器模型,验证了该计算模型的有效性以及算法的计算效率,并对比分析了变压器在额定基波及含次同步分量激励下的动态损耗特性。 展开更多
关键词 三维有限元法 Parareal时间并行算法 损耗分离法 场路耦合 次同步频率分量 非对称偏置磁化
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三维正弦电磁场问题中一类和周期性边界条件的处理方法 被引量：2
5
作者 梁艳萍 陆永平 +2 位作者 朱宽宁 李林合 黄浩 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期25-28,共4页
用三维有限元法计算电机中的磁场问题时,求解区域中经常同时包含周期边界条件和第一 类边界条件两种强加边界条件,通常情况是分别处理,这样不仅使程序处理复杂,而且也增加了计算 时间。本文提出了一种强加边界条件的统一处理方法,使两... 用三维有限元法计算电机中的磁场问题时,求解区域中经常同时包含周期边界条件和第一 类边界条件两种强加边界条件,通常情况是分别处理,这样不仅使程序处理复杂,而且也增加了计算 时间。本文提出了一种强加边界条件的统一处理方法,使两种边界条件能同时处理,简化了程序编 制,并以A, -A三雏有限元法为例导出了离散格式,讨论了相应的矩阵存储技术,为三维有限元法 的工程实际应用打下了基础。 展开更多
关键词 三维正弦电磁场 数值计算 周期性边界条件 有限元法 电机 电磁机械参数
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含内边界非均匀材料三维FEM模型的时间逆转仿真研究 被引量：7
6
作者 陈湘鹏 郑文衡 王乘 《地壳形变与地震》 CSCD 2001年第2期7-16,共10页
运用 3- D非线性动态有限元方法 ,针对地壳块体建立了一个材料非均匀的包含多个内部界面的三维典型模型 ,通过对模型的时间逆转效应的仿真研究 ,初步探讨了基于动力学原理人工触发地震的可能性 ,重新提出以提前触发地震、增加频度、降... 运用 3- D非线性动态有限元方法 ,针对地壳块体建立了一个材料非均匀的包含多个内部界面的三维典型模型 ,通过对模型的时间逆转效应的仿真研究 ,初步探讨了基于动力学原理人工触发地震的可能性 ,重新提出以提前触发地震、增加频度、降低震级为基本方法的消除震害原理。模拟结果表明 ,如果将地震图 (seismogram)进行时间逆转后 ,作为加载曲线 ,在地震台站点上通过一个有效的力源加载于基岩 ,利用时间逆转效应 ,可以将人工施加的能量在某一瞬间集中到以往的震源 ,引起一个强烈的冲击 ,因而可能触发地震。 展开更多
关键词 时间逆转 动力学仿真 人工触发 有限元法 消除震害原理 地震 三维FEM模型 材料
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三维时间域航空电磁有理Krylov正演研究 被引量：9
7
作者 邱长凯 殷长春 +4 位作者 刘云鹤 张博 任秀艳 齐彦福 蔡晶 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期715-725,共11页
常规的三维时间域航空电磁模拟通常采用隐式步长方法进行时间离散,需要几次矩阵分解和上百次右端源项回带,计算效率较低.为了提高正演计算效率,本文提出使用有理Krylov方法求解时间域电场扩散方程.首先使用非结构四面体网格进行空间离散... 常规的三维时间域航空电磁模拟通常采用隐式步长方法进行时间离散,需要几次矩阵分解和上百次右端源项回带,计算效率较低.为了提高正演计算效率,本文提出使用有理Krylov方法求解时间域电场扩散方程.首先使用非结构四面体网格进行空间离散,采用Nédélec矢量基函数近似四面体单元内的电场;然后基于有限元离散给出矩阵指数和矢量乘积表示的电场显式解;最后采用有理Arnoldi算法构造Krylov子空间内的正交基函数并进一步求解矩阵指数与矢量的乘积,直接得到任意时刻的电场解向量,避免步长离散过程.此外,本文还提出一种指数加权偏移参数优化方法,使得有理Arnoldi近似在瞬变衰减晚期具备更高的精度,从而降低Krylov子空间阶数并提高计算效率.通过和层状模型解析解的对比验证了有理Krylov方法的精度.针对三维异常体模型使用全局网格和局部网格剖分并和其他数值方法比较,进一步说明了有理Krylov方法的有效性. 展开更多
关键词 航空电磁 时间域 三维正演 有限元法 有理Krylov方法
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三维五向编织复合材料宏细观力学性能分析 被引量：13
8
作者 徐焜 许希武 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期1053-1058,共6页
基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分... 基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分析的力学模型能有效预测含周期性结构材料的细观力学响应。由于该模型能给出较为合理的细观应力应变场,为进一步开展三维五向编织复合材料的失效分析奠定了基础。 展开更多
关键词 三维五向 编织复合材料 有限元法 周期性边界条件 力学性能
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吴消元法在转子动力学研究中的应用
9
作者 王立国 胡超 黄文虎 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第21期1805-1808,共4页
以转子 -轴承系统中短轴承的转子涡动、具有非线性支撑的柔性Jeffcott转子模型的周期响应为研究对象 ,对吴消元法在转子动力学研究中的应用作了初步探索。将吴消元法的特征列思想和 Maple软件的符号计算功能相结合 ,实现了对短轴承涡动... 以转子 -轴承系统中短轴承的转子涡动、具有非线性支撑的柔性Jeffcott转子模型的周期响应为研究对象 ,对吴消元法在转子动力学研究中的应用作了初步探索。将吴消元法的特征列思想和 Maple软件的符号计算功能相结合 ,实现了对短轴承涡动参数的解析计算及对柔性 Jeffcott转子模型周期响应的解析分析 ,在此基础上对 Jeffcott转子的动态特性作了进一步的分析。 展开更多
关键词 转子动力学 转子-轴承系统 时间有限元法 吴消元法 周期响应 稳定性
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强地震的前兆次声波研究 被引量：2
10
作者 邵长金 唐炼 李相方 《应用声学》 CSCD 北大核心 2005年第3期152-156,共5页
利用在北京昌平安装的次声三点阵,对强地震前兆次声波进行了5年的连续观测。统计分析结果表明:强震前约10天内常能测到振幅很强的前兆次声。其三维动态频谱的特点是,振幅由弱逐渐加强,达到极值后变弱;先为长周期波(10-20分),紧跟着短周... 利用在北京昌平安装的次声三点阵,对强地震前兆次声波进行了5年的连续观测。统计分析结果表明:强震前约10天内常能测到振幅很强的前兆次声。其三维动态频谱的特点是,振幅由弱逐渐加强,达到极值后变弱;先为长周期波(10-20分),紧跟着短周期波(5-10分),然后又出现更长的周期波,最后长短周期波一起出现。提前时间与三点阵到震中距离之间没有明显的关系,与震级之间也没有明显的关系。 展开更多
关键词 次声波 强地震 三维动态频谱 次声三点阵 连续观测 地震前兆 分析结果 长周期波 震中距离 提前时间 强震前 振幅 震级
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