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摘要:采用子域精细积分方法求解Maxwell方程组。该方法将计算区域划分为多个子域,在每个时间步内,先使用精细积分算法对各个子域单独进行计算,再将各个子域的计算结果合成为全域结果。文中给出了子域的划分原则和对各个子域计算结果进行合成的处理方法,以及基于泰勒近似的子域边界处理方法和采用高斯积分求解非齐次项积分的方法。本文方法避免了矩阵求逆,降低了系数矩阵规模,因而减少了数据存储交换量,缩短了计算时间。算例结果表明了本文方法的实用性和有效性。
摘要:介绍了几种有限元后验误差分析方法,特别对显式余量法、平均法及能量法在采用A-?位对节点元涡流场分析中的应用作了比较和分析,并给出了应用这三种方法进行自适应有限元分析时的后验误差计算公式。实际算例表明,余量法及平均法可以用于稳态涡流场有限元分析的后验误差估计,在以涡流损耗作为计算重点时,能量法应该慎用。
摘要:求解了无限大真空中倾斜通电圆环线圈产生的时谐电磁场的解析解。基于麦克斯韦方程组,导出了无限大真空中修正磁矢位满足的泊松方程。根据修正磁矢位的泊松方程与无限大真空中稳恒磁场的矢量泊松方程的相似性,直接利用已知的平行于直角坐标平面的圆环线圈稳恒磁场的解析解,通过直角坐标系的旋转和平移,导出了倾斜圆环线圈的时谐电磁场的解析解。根据同一物理量在不同坐标系下保持不变的性质,验证了导出的解析式的正确性。本文分析方法初等,解析式简单,可用于求解复杂形状线圈的线性电磁场问题。
摘要:为了克服现有的Halbach中空圆柱形磁场源为基础的"C"型结构的旋转磁制冷机永磁磁体系统,其旋转部分未被封闭在磁体之内和磁化场在转轮上产生单边磁拉力等缺点,提出一种用于旋转磁制冷机的高场强永磁磁体系统。该系统定子包括中空柱形永磁磁体和导磁极靴,转子包括转轴、导磁铁心和磁工质。本文采用有限元法分析和计算这种新型的永磁磁体系统所产生的磁化场的分布、磁工质中的涡流分布和涡流损耗,以及转子受到的电磁转矩。
摘要:电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,对金属部件进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可以实现对金属材料的无损检测。本文分析了电磁声发射技术的基本原理与实现过程,采用快速傅里叶变换对大量实验信号进行时频分析,验证了带裂纹金属板能够产生电磁声发射现象,并基于小波包变换和能量分布情况得出了金属板有无裂纹的特征判据,为电磁声发射技术的工程应用打下了良好的基础。
摘要:移动通信的便利,大大提高了人们的生活品质,但随之伴生的电磁环境改变对生态特别是人类的影响便受到极大关注。为了解移动通信高频电磁波对人体的作用效果,就有必要定量计算在一定强度和频率下电磁场在人体内的分布和吸收情况。本文建立了一种较为接近实际的人体内分布电磁场仿真计算模型,在此基础上,借助于时域有限差分法,对不同频率下的移动通信电磁波照射人体后的比吸收率进行了计算和分析。结果表明,不同的组织器官由于其电磁参数不同而对电磁波有不同的吸收。本文的工作可为有效研究高频电磁波对人体的影响提供依据。
摘要:针灸的基本作用在于疏通经络、调和阴阳、扶正祛邪,本质是通过针刺产生的生物信息调整机体的功能。磁刺激以其诸多优点在人体神经功能调控、疾病治疗与康复理疗等方面具有独特的成效,与传统针灸作用有异曲同工之处。本文在分析磁刺激和针灸对人体神经调节功效基础上,将磁刺激技术和传统的经络理论相结合,采用脉冲磁场刺激穴位,同时采集诱发的脑电信号,利用样本熵分析不同刺激频率下脑电信息的差异,研究磁刺激穴位对大脑神经功能所产生的影响。
摘要:随着空冷汽轮发电机容量不断增加,线圈尺寸加长,通风系统复杂,转子通风系统属多风路冷却系统。为减小因通风不均引起的轴向温差,本文以某大型空冷汽轮发电机半转子为研究对象,建立两个槽包括径向副槽通风、轴向通风及端部通风的多风路通风结构物理模型,基于计算流体动力学(CFD)原理,运用有限体积法进行三维紊流流场的数值模拟,得出进入转子端部、轴向及副槽通风道的空气量,分析多种结构对转子上述三部分风量分配的影响。针对本体,提出单位绕组轴向长度供风量评价风量分布均匀性。本文的方法及结论对大型电机转子本体部分轴向通风与副槽通风长度优化设计提供理论依据。
摘要:介绍了开关磁阻起动/发电(SRS/G)系统的应用背景,对系统的性能要求进行了描述,并给出了一台30kW开关磁阻电机(SRM)的定、转子叠片结构及尺寸。基于以上工作,对SRM的优化控制方法进行了研究:在起动阶段,SRM运行在电动状态,以平均转矩最大化作为优化目标,对包括解析、数值及浮角在内的三种优化控制方法进行了深入的研究,并对它们的优化结果进行了详细的比较及分析;在发电阶段,SRM运行在发电状态,以特定输出功率下的系统效率最大化作为优化目标,得到了使主功率损耗最小的优化励磁角。
摘要:磁悬浮轴承功率放大器是开关型系统,需要从理论上准确地分析开关功率放大器实际特性以指导电路的设计。在三电平脉宽调制功率放大器输出负载电流原理的基础上,运用傅里叶级数理论分析建立了磁悬浮轴承开关功率放大器闭环系统的数学模型并推导出输出负载电流的数学解析式。对该数学模型及数学解析式进行仿真研究,并将仿真结果与Orcad电路软件仿真结果及实验结果相比较,三种结果基本吻合,表明研究的数学模型及解析式是可行有效的。设计的磁悬浮轴承三电平功率放大器使高速磁悬浮电动机在60000r/min的转速下稳定运行。
摘要:介绍了一种基于SMA弹簧的紧凑型柔性电机结构。三只SMA弹簧偏心嵌入室温硫化的双组分硅胶棒中,弹簧与丝除在端部通过两个固定片连接外,其他部分可自由地相对运动。通过占空比可调的电流脉冲加热SMA弹簧,控制其收缩变形,可实现电机的柔性空间运行。这一低功耗、高功率重量比、可直接驱动的紧凑型柔性电机,可望在拟人机械手及其他微小型机器人系统中得到实用。本文分析了弹性棒在集中与分布载荷作用下的形变理论,对硅胶棒与SMA弹簧的关键参数进行了研究并详细推导了二者的设计过程。最后,进行了样机研制的工艺探讨并制作了样机,对样机进行的实验研究,验证了设计电机的性能。
摘要:变压器绕组并联导线间的环流将导致绕组损耗增加、局部过热,从而影响变压器的正常运行。本文以变压器单螺旋绕组为研究对象,建立了计算并联导线支路电流的场路耦合数学模型,模型中将各支路电流作为独立的变量来组集刚度矩阵,体现了求解问题的特殊性。在此基础上,对不同换位形式的支路电流分布及影响因素进行了研究,通过短路感抗和二次侧感应电流两个参数的设计与计算值比较,证明了本文模型的合理性。研究表明,在相同的条件下,"424"换位具有环流损耗小的优点,但相对于"212"换位,其抑制损耗的效果并不明显,考虑到"212"换位在均化电流分布及抑制局部过热方面的优点,单螺旋绕组的三种不完全换位应首选"212"换位。
摘要:直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验与分析是研究变压器直流偏磁电磁特性的关键问题。本文基于产品级的叠片铁心模型,模拟直流偏磁变压器铁心的实际工作状态;研究了因高压直流输电引起电力变压器直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验测量方法及其仿真计算与分析。提出并利用Matlab计算软件实现了直流偏磁励磁电流的工程解法,数值计算的结果证明了本文方法的有效性和正确性。
摘要:根据自适应距离继电器的构成原则,提出了一种基于零序电压极化的自适应接地距离继电器。由于经过渡电阻单相接地时,测量点的零序电压与故障点的故障相电压有完全相同的变化规律,故能根据过渡电阻的大小自动调整动作边界,对接地电阻有很强的自适应能力。分析表明继电器的动作特性不受过渡电阻、负荷电流的影响,也不受继电器是位于送电侧还是受电侧的影响,同时具有明确的方向性。Matlab仿真分析结果也证明了该继电器的优良动作特性。
摘要:针对运行于开关频率与基波频率比值较小条件下的单周期控制功率因数校正(PFC)变换器,通过建立其大信号和小信号模型,并进行分析,揭示了单周期控制PFC变换器存在的基波相移问题、功率极限问题,在此基础上推导了系统稳定运行的必要条件,分析了系统的稳定工作区;给出了滤波电感值的选定方法和电压控制器的设计方法;仿真和实验验证了理论分析的正确性。建立的分析模型及得出的系统稳定运行的必要条件,对应用于较高基波频率场合的单周期控制PFC变换器的设计具有重要参考价值。
摘要:单相电流型多电平变流器拓扑一般都利用分流电感产生各级中间电平电流,为使各级中间电平电流保持平衡,必须研究电流型多电平变流器的均流特性。根据分流电感的连接方式,以一类最简单的单相电流型多电平变流器拓扑为例,通过建立其分流电感电压平均值的数学表达式,从理论上对该类变流器的自均流特性进行了详细分析,仿真实验获得了与理论分析相一致的结论。为改善不同负载特性下输出电流的谐波特性,提出了一种基于直流侧电流反馈、自动选择冗余开关组合的均流控制方法,实验结果验证了控制方法的正确性与有效性。
摘要:和多电平逆变器1/4周期对称SHEPWM问题相比,半周期对称SHEPWM问题具有无穷多组解;和一个周期内无波形对称特点的SHEPWM问题相比,半周期对称SHEPWM非线性方程组求解的计算量、计算时间和内存需求量均远小于前者,非常具有研究价值和应用前景。为此,以五电平逆变器为例,详细研究了多电平逆变器半周期对称SHEPWM非线性方程组的建立与求解方法,以M=0.75、半周期内20个开关切换点为例,用数字仿真和物理实验的方法对研究结果进行了验证。仿真与实验结果一致,证明了所提方法和所求数值解是正确有效的。
摘要:针对电压型换流策略在输入线电压过零区域,由于测量不准确会导致短路,本文提出了基于临界区域的两步换流策略。通过在临界区域中定义新的P、M、N状态和PM、MN、NP暂态以及调整临界区域中每个调制周期的零矢量和双向功率开关状态换流次序,可以避免输入相电压在临界区域因判断不准确而出现的短路现象,且输出电压波形和输入电流波形不受影响。并据此研制了一台5kW矩阵变换器原理样机,采用FPGA实现了电压区间检测和换流控制逻辑,并详细给出了FPGA的换流控制时序。实验结果表明,该方法不需要精确的测量电路即可实现矩阵变换器安全、可靠的两步换流。