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电磁学三维涡流问题的自适应多重网格计算
  • 项目名称:电磁学三维涡流问题的自适应多重网格计算
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:10401040
  • 申请代码:A011701
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:郑伟英
  • 负责人职称:研究员
  • 依托单位:中国科学院数学与系统科学研究院
  • 批准年度:2004
中文摘要:

涡流问题是一类低频时变问题,被认为是非常困难的电磁学问题之一。所有处于时变场内的电磁设备中都会产生涡流,经常给设备带来负面的影响, 产生多余的损耗, 影响设备的正常运行和使用寿命。工程界花费了很大的财力和人力致力于对涡流问题的研究。因此,电磁学涡流问题的计算方法研究具有非常广泛、实际的应用价值。涡流问题的困难体现在复杂三维多连通区域、强间断系数、无界区域的处理、电流的趋肤效应等。项目将从以下几个方面深入研究该问题(1)从涡流问题的特点出发,构造合适的有限元格式求解涡流问题;(2)设计自适应算法,产生"最优"的剖分网格,并从理论和算法实现两方面进行研究;(3)研究涡流问题多重网格算法的理论及实现;(4)实现求解电磁学三维涡流问题的高性能自适应多重网格程序,针对于工程实际问题,做大量计算工作。目前求解电磁学问题的自适应多重网格程序很少,本项目的实现将有利于计算电磁学的发展。

结论摘要:

涡流问题是一类低频时变、时谐问题,被认为是最困难的电磁学问题之一。所有处于时变场内的电磁设备中都会产生涡流,经常给设备带来负面的影响, 产生多余的损耗, 影响设备的正常运行和使用寿命。工程界花费了很大的财力和人力致力于对涡流问题的研究。因此,电磁学涡流问题的研究具有非常广泛、实际的应用价值。涡流问题的困难体现在复杂三维多连通区域、强间断系数、无界区域的处理、电流的趋肤效应等。项目从以下几个方面研究了该问题(1)从涡流问题的特点出发,构造了计算最经济的H-ψ公式以及相应的耦合有限元格式;(2)设计自适应算法,产生"最优"的剖分网格,从后验误差理论和算法实现两方面验证了算法的最优性;(3)研究了复杂区域Maxwell方程的奇性解以及棱单元自适应多重网格算法,多个算例验证了算法的最优性;(4)证明了协调网格和非协调网格上棱单元自适应多重网格方法V-cycle的一致收敛性;(5)程序实现了求解Maxwell方程的棱单元自适应多重网格方法、求解三维涡流问题的自适应棱单元算法,并用电工界的基准问题进行了验证。目前应用于电磁学问题的自适应多重网格软件很少,本项目的实现将非常有利于计算电磁学的发展。


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