電機電磁場有限元分析 電機電磁場是工程領(lǐng)域中所遇電磁場的一種，電磁場問題的理論基礎(chǔ)是Maxwell方程組，各種電磁場問題均可等價于數(shù)學(xué)領(lǐng)域中偏微分方程的初、邊值問題。 電機電磁場所包含的類型很多，如按場源是否隨時間變化可分為穩(wěn)態(tài)場與時變場；按求解區(qū)域的媒介線性與否可分為線性、非線性問題；按電磁場位函數(shù)的維數(shù)可分為一維、二維、三維問題。就從電機電磁場分布區(qū)域來看，也有氣隙磁場、端部磁場、鐵心磁場、電樞導(dǎo)線渦流場等；從理論上講，用數(shù)值方法可以解決上述問題，但實際工程應(yīng)用中，即使是基本的二維穩(wěn)態(tài)電機電磁場問題，電機設(shè)計者也較少從場的觀點出發(fā)，采用有限元或其它數(shù)值法進(jìn)行求解，究其原因，除客觀條件限制外，主觀上仍有兩方面：其一是要用有限元或其它數(shù)值法求解電機電磁場問題，則設(shè)計者本身至少要精通該數(shù)值方法的理論及過程、相應(yīng)的計算機程序語言及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入數(shù)據(jù)文件的建立，有時還要進(jìn)行必要的程序修改、編譯等；其二，設(shè)計者在數(shù)值計算前，由于數(shù)據(jù)前處理過程單調(diào)、數(shù)據(jù)量浩繁，其工作量約占整個有限元分析工作量的80%，因此，電機電磁場數(shù)值計算的工程應(yīng)用研究已經(jīng)提到較重要的位置，即如何從電機設(shè)計者角度出發(fā)，將較成熟的求解電機電磁場的數(shù)值算法如有限元法在過程上通用化，操作上簡捷化，數(shù)據(jù)管理上自動化，讓電機設(shè)計者真正將有限元法作為一種求解電機電磁場的通用工具，正如會使用計算器的人，并非必須了解其工作原理、機器語言、數(shù)碼顯示等。 由于有限元理論已比較完備，相應(yīng)的計算方法及軟件已在工程領(lǐng)域中作為分析計算的工具，因此，電機設(shè)計人員更關(guān)心如何應(yīng)用有限元法來分析計算電機電磁場，即有限元前（后）處理。 1、有限元前處理：是指在有限元分析程序運行以前，針對某一具體問題所必須的所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作。就電機電磁場而言，它主要包括求解區(qū)域的確定、幾何模型描述、區(qū)域網(wǎng)格剖分、節(jié)點、單元編號及優(yōu)化、各種信息數(shù)據(jù)生成等。 2、有限元后處理：進(jìn)行電機電磁場有限元分析的目的，是讓電機設(shè)計者對電機磁場有清晰直觀的認(rèn)識，而有限元法作為一種數(shù)值算法，其分析計算的結(jié)果因數(shù)據(jù)浩繁，不便分析評價。將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工程領(lǐng)域所熟悉的各種圖、曲線、表格等對工程分析及設(shè)計評價是很必要的，這就要用到有限元后處理。 |
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