基于FEPG的电磁场计算若干问题的研究

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1、华北电力大学(北京)硕士学位论文摘要摘要基于飞箭公司FEPG系统平台，本论文研究了静电场，准静电场，时谐场的求解问题。采用虚拟介电常数法计算绝缘子存在悬浮导体的电场分布，采用等效电导率法计算绝缘子存在表面污秽或局部击穿情况下的电场分布。对虚拟介电常数和等效电导率的取值范围进行了讨论，得出了一些有用的结论。对于电流互感器硅翎片涡流损耗的计算，本文提出了不同于传统的A一(P方法的H求解办法，从而大大简化了计算·另外基于FEPG为开发平台，编写了三维电场分析软件，软件以VisualC++编写界面，以VisualFortran为核心计算程序。关键词:F

2、EPG，有限元，边界元，虚拟材料参数法，电磁场ABSTRACTBasedontheFEPGsystemofFeijian,thesolutionsofstaticelectricfield,quasi-staticelectricfieldandtime-harmonicfieldareresearched.Thenvirtualdielectricconstantmethodisadoptedtocalculatetheelectricfielddistributionwithfloatingelectrodes,andequivalentc

3、onductanceratemethodisadoptedtocalculatetheelectricfielddistributionwithsurfacefilthorlocalpunctureintheinsulator,furthermorethevaluescopeofvirtualconductancerateandequivalentconductanceratearediscussedandsomeusefulresultsaregot.Forthesolutionofvortexlossofsiliconsteelsheets

4、concerningcurrenttransformer,theHsolutionhasalsobeenputforwardratherthantraditionalA一f0methodinordertoreducecalculationload.Inaddition,basedonthedevelopingplatformofFEPG,three-dimensionalelectricfieldanalysissoftwarehasbeendeveloped,themaininterfaceofwhichiswritteninvisualC+

5、+,whilethecorecalculationproceduresarewritteninvisualFortran.HuangCheng(Electricpowersystemandautomation)DirectedbyProf.WangZezhongKEYWORDS:FEPG,FEM,BEM,virtualmaterialparametermethod,electromagnetic华北电力大学(北京)硕士学位论文第一章绪论1.1目前电场计算方法的研究现状及主要问题目前电场数值计算中的主要方法可以归结为两大类即微分方程法和积分方程法

6、。其中微分方程法包括有限差分法(FDM)、有限元法(FEM),蒙特卡洛法;积分方程法包括模拟电荷法(CSM)、矩量法(MOM)和边界元法(BEM)o[11电磁场数值分析的发展大致呈以下趋势:(1)原有方法不断得到改进和完善。如网格快速可靠全自动自适应生成、后验误差估计与自适应方法、有限元分片多项式方法以及三维涡流的三分量边界元法等等。(2)新的方法不断涌现，例如出现了多种方法的相互祸合。如有限元一模拟电荷法，边界元一模拟电荷法、有限元一边界元法、边界元一多极理论祸合法、保角变换一边界元法、等效源一矩量法、有限元一级数祸合法以及全棱边有限元一边界

7、元祸合算法等等。祸合法具有单一方法不能比拟的优势，它能解决多子域、多连通域等复杂问题。(3)新技术不断融入。如棱边有限元法、叠层有限元法、有限元的外推插值法、无限元法等等。神经网络和小波分析也开始应用到电磁场的分析中。有限元法目前在众多的数值计算方法中居于主导地位。有限元法需对整个场域进行剖分，因而便于处理非线性及各向异性媒质中的电磁场。采用有限元法得到的代数方程组的系数矩阵是对称稀疏的矩阵，因此可以方便地编写通用计算程序，进而组合成各种高效能的计算软件。其计算精度的提高可以通过调整单元的剖分密度和单元插值函数等措施来实现。有限元法的缺点是不能

8、处理开域场问题。边界元法是把边值问题等价地转化为边界积分方程问题，然后利用有限元离散技术所构造的一种方法，其主要特点有:(1)将给定空间区域的边界问题