分析非线性涡流问题的定点谐波平衡算法研究

发布时间：2017-07-17 22:24

  本文关键词：分析非线性涡流问题的定点谐波平衡算法研究

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【摘要】：构成电工设备的叠片型或实心型铁磁材料均会在内部产生涡流效应,影响电工设备的损耗。随着大容量高压传输技术的发展,电工设备更易工作在直流偏磁条件下,直流偏磁量可能影响电工设备的涡流分布,进一步影响电工设备的涡流损耗。如何更准确高效地分析正弦条件下和直流偏磁条件下的电工设备的非线性涡流场已成为电工设备电磁场分析的重要方向。应用谐波平衡法求解非线性场,可以直接得到消去时间项的谐波平衡方程,在频域内直接求解非线性场的稳态解,是电工设备电磁场分析中一种常用的方法。在国家自然基金项目“基于材料性能工程模拟与定点谐波平衡法的电力变压器直流偏磁数值仿真及有效性验证”(51307057)和“非正弦周期激励下硅钢的损耗和磁化特性研究”(51577066)的资助下,本文应用定点谐波平衡法分别分析一维硅钢片模型和二维非线性场,通过合理确定定点磁阻率的取值和选取合适的迭代方案提高定点谐波平衡法的计算效率。此外,对于二维非线性场,分别讨论细线导体模型和块状导体模型的不同频域形式的场路耦合方程,建立考虑场路耦合关系的系统方程,并根据计算结果分析直流偏磁量对非线性场量和涡流的影响。最后讨论定点技术在频域计算中的应用,根据非线性迭代理论提出在不改变本构关系的前提下引进定点磁阻率的新定点法。将此定点法与谐波平衡法结合分析块状导体模型的非线性场,并分析定点磁阻率的取值对计算内存和迭代速度的影响。
【关键词】：非线性涡流场 等参元法 谐波平衡 定点技术 场路耦合 直流偏磁
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 电磁场数值方法9-10
• 1.2 应用数值方法分析非线性涡流场的意义10
• 1.3 数值方法分析非线性场的研究现状10-13
• 1.3.1 非线性涡流场的研究现状11-12
• 1.3.2 谐波平衡法的研究现状12-13
• 1.4 本文的主要工作13-15
• 第2章 硅钢片的一维非线性涡流场分析15-26
• 2.1 等参元法15-19
• 2.1.1 自然坐标及其形状函数15-16
• 2.1.2 应用等参元法分析非线性场16-18
• 2.1.3 高斯积分法18-19
• 2.2 定点谐波平衡理论19-20
• 2.3 硅钢片模型的一维非线性场20-24
• 2.3.1 一维非线性场的扩散方程20-22
• 2.3.2 定点谐波平衡方程及其边界条件22-23
• 2.3.3 基于等参元法的相关表达式23-24
• 2.4 非线性场量的计算结果与分析24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 二维非线性场的谐波平衡计算与分析26-38
• 3.1 二维涡流场方程26-27
• 3.2 场路耦合方程27-29
• 3.2.1 细线导体模型27-28
• 3.2.2 块状导体模型28-29
• 3.2.3 考虑场路耦合关系的系统方程29
• 3.3 定点磁阻率的确定方法29-32
• 3.3.1 微分磁阻率30
• 3.3.2 方程的迭代方案30-32
• 3.4 直流偏磁量对非线性场量和涡流的影响32-36
• 3.4.1 直流偏磁量对叠片铁心模型的励磁电流的影响32-34
• 3.4.2 直流偏磁量对块状导体模型的影响34-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 定点技术在频域计算中的应用研究38-45
• 4.1 基于不动点理论的非线性方程38-39
• 4.2 不改变本构关系的定点法39-42
• 4.2.1 基于块状导体模型的定点谐波平衡方程39-40
• 4.2.2 方程的求解与计算结果的分析40-42
• 4.3 定点磁阻率的取值对方程求解的影响42-44
• 4.3.1 对计算内存的影响42-43
• 4.3.2 对收敛速度的影响43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 结论与展望45-47
• 5.1 结论45
• 5.2 展望45-47
• 参考文献47-50
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作50-51
• 致谢51

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本文编号：554906