分析非线性涡流问题的定点谐波平衡算法研究

作     者：钟玉廷 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李慧奇;赵小军

授予年度：2016年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：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 

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。