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关键词： Finite difference time domain method  

摘要： Based on the conventional finite-difference time-domain (FDTD) method, a novel total field scattered-field source FDTD method with a dual-meshed technique is presented to deal with the underwater detection problems in low frequency electromagnetic wave. A transformation surface connecting the coarse cell with the fine cell is implemented by applying a total-field scattered-field source (TSS) technique, which is carried out by two-step FDTD simulation. The ratio of a coarse cell size to a fine cell size can be set as an arbitrary integer, such as N = 10. Moreover, an analysis of numerical error illustrates that non-physical reflection fields from the TSS surface are avoided by introducing the TSS surface. We have derived, in detail, the update equations of fields on grids of the TSS surface. Three cases of dealing with different underwater electromagnetic problems are discussed. Numerical results show that by analyzing the magnitude and phase of scattered fields from obstacles underwater we can distinguish the category of the obstacles which belong to either a high resistivity body or a low resistivity body. Therefore, the proposed method provides us an effective tool for analyzing the electromagnetic response of materials underwater.

关键词： 矢量计算   矢量图分析   电磁场教学  

摘要： 电磁场是在电气专业中重要的基础课,该课程特点是比较抽象,学好该课程不仅需要扎实的数学基础,还要具有较强的空间理解能力。学习电磁场的主要难点是如何应用矢量分析来解决电磁场中的基本定理,以及应用矢量方法解决实际问题。矢量图分析是在矢量代数计算或公式推导过程中充分利用矢量的几何图形的直观性来简化计算和公式推导,这种分析方法相比单纯依靠公式推导来说具有直观性和可视性。通过矢量图分析可以使学生加深电磁场基本概念的理解,提高解决电磁场实际问题的能力。

关键词： 变电站   电磁环境   采集方案   数据库功能   影响因素   电磁场分布  

摘要： 随着高压输电技术的应用,大量高电压等级变电站投入运行,变电站内一二次设备众多,电磁环境复杂。因此,无论对于二次设备的可靠性工作,还是对于工作人员电磁辐射的防护,了解变电站内电磁环境强度水平及分布规律具有重要的实际意义。 本文主要根据变电站设备布置特点,针对工作人员日常运行维护过程中的巡视线路,设计了变电站电磁环境数据采集方案,提出利用数据库实现对大量监测数据的快速处理,并进行了数据库功能设计。为全面掌握电站内电磁环境情况,划分测量区域,采用等间距布点方法,并对主要一次设备如变压器、电容器组、电抗器等设备周围布置测点,本文分别选择了4座典型配置的500kV变电站进行了电磁环境现场监测。 统计测量结果表明,对于4座220kV变电站,站内电磁场强度整体水平较低,但受配电装置类型影响较大,其中户外AIS (Air Insulated Switchgear)类型配电区平均电场强度最高,户内GIS (Gas Insulated Switchgear)类型配电区平均电场强度最低。并且220kV设备区工频电场强度一般为站内最高区域,其次为110kV设备区,不同强度场强分布主要与电压等级有关,此规律在主变高低压侧表现更为突出。而在配电区边界,电磁场强度明显降低,说明随着与场源距离的增加工频电磁场会迅速衰减。 对于500kV变电站,电磁环境与配电装置类型有直接关系。户外AIS类型配电区工频电场强度整体水平最高。受设备对地高度以及场源之间相互作用的影响,会出现偏高场强测点。户外GIS配电区电磁环境良好,仅有部分测点因在出线下方而产生感应电场电场强度相对偏高。在500kV变电站中的220kV配电区的电磁场分布规律与220kV变电站相同,电场强度整体水平低于500kV配电区,但工频磁场与运行电流有关而强度较高。500kV变电站配有一定数量的电抗器、电容器等无功补偿装置。这些设备周围的工频电场强度较低,而工频磁场强度变化范围较大,受设备运行工况的影响,磁场强度大小与运行功率高低有正相关性。

关键词： 全空间瞬变电磁场   多个异常体   并列   叠加   时域有限差分法  

摘要： 矿井瞬变电磁法勘探主要用于预测巷道低、顶板以及回采工作面附近突水构造,该方法因具高分辨率、旁侧影响小、灵活、体积效应小和高效等优点,使其具有很大的发展空间和应用价值,目前已取得较好的社会和经济效益。在该方法基础理论和资料解释研究方面,地面瞬变电磁的三维正演所取得的成果可以为全空间提供借鉴。已有很多学者对矿井瞬变电磁三维正演开展了研究,但他们研究的多是单个异常体存在时的正演,很难反映出地下两个或多个异常体同时存在时的响应规律,难于分辨真实的地下地质体情况。本文就多个低阻体或低阻层同时存在时的全空间响应开展正演模拟研究,基于所建立的地质-地球物理模型进行数值计算。使用磁偶极源模拟了三维全空间介质的响应特征,采用瞬变电磁场的三维时域有限差分格式计算,模拟了巷道影响下两个异常体同时存在时的瞬变响应特征,分析了瞬变电磁场在均匀和层状介质中的传播规律。首先建立了均匀围岩介质中两异常体并列和叠加分布模型。当两个异常体并列存在时,二者不会相互产生干扰影响。在早期就能识别到异常体的存在,并且电场等值线受到低阻挤压的现象很强。当一个低阻体被另个低阻体覆盖时,在早期只能分辨离巷道较近的异常体,晚期才能分辨出第二个低阻体。与单个低阻体单独存在对比,能够得到瞬变电磁场经过低阻体时能量被大量吸收,穿透过去很弱。在层状介质模型中,在围岩中加入一层高阻或低阻地质层,当巷道与异常体之间的介质层是高阻层时,不论异常如何被放置在围岩中,得到的结果和不含高阻介质层一样。但二者之间存在的是低阻层,影响效果就很大。低阻隔离层在前期甚至中期都会对识别异常体有很大影响,瞬变电磁场在强导电介质中的衰减要慢,致使在低阻层停留时间过长。异常体叠加存在时,瞬变电磁法对离巷道较远的低阻体识别能力差。

关键词： AZ31镁合金   晶粒细化   细化剂   超声场   电磁场  

摘要： 目前镁合金中应用最广泛的Mg-Al系合金铸造过程主要的晶粒细化方法是加C(碳)质细化剂,但此方法存在污染环境、细化效果一般和细化机理不甚明确等问题。为提高Mg-Al系合金的综合性能,急需制备新型的C质细化剂或是开发一种高效的非C质细化剂；电磁场和超声场对合金凝固组织有显著影响,但两种外场与细化剂复合作用对合金组织和力学性能的影响研究很少；另外,稀土元素Gd和Nd对Mg-Al系合金的作用行为与机理研究还不够充分。因此,研究合金元素、细化剂和外场作用下,具有代表性的AZ31合金的晶粒细化行为与细化机理对推动Mg-Al系合金晶粒细化的研究有重要的理论意义和实用价值。 本文针对传统C质细化剂存在的问题,采用原位反应烧结法制备了Al-5C中间合金,该方法解决了向镁合金熔体中引入C元素存在的环境污染的问题,并研究了该中间合金的加入量、搅拌方式等工艺参数对AZ31合金组织和力学性能的影响行为与机理。在此基础上,研究了螺旋磁场、超声场与Al-5C细化剂复合对AZ31合金组织细化的影响,研究结果表明：Al-5C细化剂能有效地细化AZ31合金组织,提高合金的力学性能；螺旋磁场可改善Al-5C细化剂中Al4C3颗粒的团聚问题,增进了Al-5C细化剂的细化效果,体现出良好的叠加细化效果；而超声场与Al-5C细化剂复合处理的细化效果与单独施加超声场的细化效果相当。 超声处理对镁合金组织的细化行为,特别是对镁合金中第二相的细化行为研究较少,本文研究了超声处理对AZ31合金的细化工艺与机理,发现超声处理除了对基体的晶粒尺寸有显著的细化作用外,对合金中的Al-Mn相也有明显的细化作用；对AZ31-lwt%Si和AZ31-lwt%Sb合金进行超声处理表明：在第二相析出温度附近进行超声处理能有效地细化合金中的第二相(Mg2Si相和Mg3Sb2相),提高合金的力学性能。超声产生的空化效应可促进第二相形核并影响长大过程。同时,细小的第二相在超声声流作用下可分布的更均匀。 采用氟盐法(LSM)制备了Al-3Ti-3B和Al-5TiB2中间合金,研究了这两种Al-Ti-B系中间合金对AZ31合金组织和性能的影响。不经任何辅助工艺处理时,添加Al-3Ti-3B中间合金对AZ31合金的细化作用不明显；在高温搅拌的情况下,添加Al-3Ti-3B中间合金对AZ31合金有一定的细化作用,A182相与AZ31合金熔体中的Fe元素反应使杂质元素Fe的含量大大减少,是导致晶粒细化的原因；添加Al-5TiB2中间合金不能有效地细化AZ31合金组织,中间合金中的TiB2颗粒不能作为a-Mg的异质形核基底是导致晶粒不能细化的原因。 添加少量Gd、Nd到AZ31熔体中首先与合金中的A1元素反应生成Al2Gd和Al2Nd化合物,少量的A1-RE(稀土)化合物在晶界处分布；随着Gd、Nd含量的增加,Al2Gd相和Al2Nd相逐渐转变为尺寸细小的Al4Gd相和Al11Nd3相,Al4Gd相和Al11Nd3相大多分布在晶粒内部。GRF(生长抑制因子)值较大的Nd元素比GRF值较小的Gd元素对AZ31合金的细化作用好。Nd元素的添加可改善AZ31合金的拉伸性能。两种稀土元素对AZ31合金组织的影响机理可从三方面进行分析：1)Gd、Nd与合金中的Al反应生成Al-RE化合物,消耗一部分Al元素,减弱了Al对合金的晶粒细化作用。2)Al-RE化合物领先于a-Mg析出,可阻碍α-Mg晶粒的生长,但Al-RE化合物与α-Mg的晶格错配度较大,不能作为α-Mg的异质形核核心。3)与Al元素反应剩余的稀土元素在液固界面前沿聚集产生成分过冷,可促进α-Mg形核。随着稀土元素含量的增加,生成的Al-RE化合物类型发生转变,导致剩余的Nd, Gd元素减少,GRF值降低。

关键词： 无铅压电陶瓷   电场   KNN   电磁场   信息功能陶瓷   电卡效应   压电性能  

摘要： 信息功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物等不同性能之间相互转化和耦合效应的一类无机非金属功能材料,亦称为功能陶瓷或电子陶瓷,主要包括介电、铁电、压电、热释电、半导体、电光、磁性、高温超导等多种功能的新型高技术陶瓷。基于各种功能效应的新一代电子元器件如:MLCC电容器、片式电感器、电阻器、PTC和NTC热敏电阻、变阻器、晶界层电容器、滤波器、谐振器、压电换能器、驱

摘要： The low-frequency electromagnetic compatibility (EMC) is an increasingly important aspect in the design of practical systems to ensure the functional safety and reliability of complex products. The opportunities for using numerical techniques to predict and analyze system's EMC are therefore of considerable interest in many industries. As the first phase of study, a proper model, including all the details of the component, was required. Therefore, the advances in EMC modeling were studied with classifying analytical and numerical models. The selected model was finite element (FE) modeling, coupled with the distributed network method, to generate the model of the converter's components and obtain the frequency behavioral model of the converter. The method has the ability to reveal the behavior of parasitic elements and higher resonances, which have critical impacts in studying EMI problems. For the EMC and signature studies of the machine drives, the equivalent source modeling was studied. Considering the details of the multi-machine environment, including actual models, some innovation in equivalent source modeling was performed to decrease the simulation time dramatically. Several models were designed in this study and the voltage current cube model and wire model have the best result. The GA-based PSO method is used as the optimization process. Superposition and suppression of the fields in coupling the components were also studied and verified. The simulation time of the equivalent model is 80-100 times lower than the detailed model. All tests were verified experimentally. As the application of EMC and signature study, the fault diagnosis and condition monitoring of an induction motor drive was developed using radiated fields. In addition to experimental tests, the 3DFE analysis was coupled with circuit-based software to implement the incipient fault cases. The identification was implemented using ANN for seventy various faulty cases. The simulation results were

关键词： 超导体   非线性有限元   Jacobian—free   Newton-Krylov算法   交流损耗   磁悬浮  

摘要： 该文阐述了Jacobian-free Newton-Krylov(JFNK)法的基本原理及其双端预处理形式的迭代格式,选择处于时变(非均匀)外磁场中的二维超导体为研究对象,建立了基于矢量磁位法的控制超导体电磁特性的偏微分方程及相关的非线性有限元矩阵方程和数值迭代策略。以时变外磁场中具有高尺寸比的超导薄带的交流损耗问题和永磁外场中块状高温超导体的磁悬浮问题为计算实例,在肯定计算程序有效性的基础上,检验了预处理JFNK法求解这2类典型问题时的计算性能,证实了预处理JFNK法能较为快速地求解大型超导非线性电磁场问题,可作为开发超导电磁场数值计算程序的优选方法。

关键词： 变电站   工频电磁场   GIS  

摘要： 目的为合理选择变电站布置方式,降低工频电磁场对周边人群健康的影响。方法对不同布置方式220 kV电压等级变电站产生的工频电磁场进行对比监测分析。结果发现采用户内布置方式可明显减低电磁场强度。结论建议在人群密集地区建设变电站优先采用该方式。

关键词： 反世界   电磁场   空间   引力场  

摘要： 反世界对于我们来说是以虚的方式存在,空间为负,我们世界的空间为正,正负空间相抵消为0,和虚子的空间相符合。正反世界的共同存在也正体现了物质不灭定律,质能守恒定律,反世界的出现并不时偶然的。