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关键词： 智能电能表   电磁场   电磁场监测   电磁感应   电容性耦合   电感性耦合   电磁干扰   窃电  

摘要： 为了实时检测智能电能表所处的电磁环境、达到智能电能表在受到大功率电磁攻击时能够对攻击事件进行取证固证的目标,设计了一款电磁场监测模块。该模块由包络检波器、迟滞比较器和电压稳压器构成。包络检波器用于将高频电磁波转换为直流电压输出。迟滞比较器用于更好地控制信号。电压稳压器用于为包络检波器和迟滞比较器提供稳定的输入电压。模块测试结果表明,模块输出电压随着外界电磁场发射强度的增大而增大。模块嵌入到智能电能表中,可以评估智能电能表所处环境的电磁场强度。该研究可为智能电能表防外界强电磁场窃电提供理论基础和技术支撑。

关键词： 中低速磁浮车   悬浮电磁场   变分法   稀疏矩阵变换   牛顿迭代法   快速解算  

摘要： 磁浮列车作为重要的新型交通工具,其悬浮系统设计是车辆设计中的核心环节,而电磁铁的电磁场计算作为悬浮系统设计阶段的重要数据参考,其计算的精度和速度决定了悬浮系统设计的精度和响应速度。文章以中低速磁浮车为例,应用变分法原理进行悬浮电磁铁的电磁场计算,利用稀疏矩阵变换、牛顿迭代法、磁化曲线拟合等手段加速非线性计算过程,实现运算轻量化。结果表明,文章提出的方法和商用软件MAXWELL的计算结果偏差不超过6.5%,精度上满足工程应用要求;遍历10组相同参数所需计算时长为0.54s,相较于MAXWELL缩短99%;计算过程数据可视、可用,增加了结果后处理的灵活性,在快速分析或复杂模型计算时有较强的借鉴意义。

关键词： 电磁场   边界条件   有限元方法   “电磁场理论”教学  

摘要： 电磁场的边界条件是电磁场理论教学中尤为重要的部分,是后续诸多教学内容的基础。然而,电磁场在不同材料、不同方向的边界条件各不相同,学生往往难于理解、记忆。利用有限元方法设计了带电金属球壳、带电介质球、同轴传输线、波导管、电介质平板波导等几种稳恒电磁场和时谐电磁场模型,展示并讨论了不同情形下电磁边界条件的特点,使电磁场边界条件的教学内容更丰富、直观,有助于学生区分和理解不同情形下电磁边界条件各自的特点,从而提高教学质量。

关键词： 射频类实验课程   线上线下   贯通性教学模式   实验平台开发  

摘要： 针对电磁场、微波与卫星通信等射频类实验课程多以仿真演示为主、缺乏配套实验设备以及缺少系统性贯通实验等问题,开发了电磁场与微波卫星通信实验平台。该实验平台由实验操作模块和二次开发模块组成。基于电磁场与电磁波子模块、微波通信系统子模块、卫星通信系统子模块以及嵌入式测量仪器子模块,实验操作模块真实地还原了电磁波传输、微波收发链路、卫星中继链路转发等过程,进而实现了多门射频类实验课程线上线下、虚实结合的贯通性教学模式应用。二次开发模块与先进设计系统(ADS)、高频结构仿真(HFSS)软件相融合,并结合仿真例程进行实验模块设计,从而丰富了射频类课程的实验教学应用。该平台旨在帮助学生理解并掌握抽象理论公式,实现对射频类课程的知识整合。

关键词： 沥青路面回收料(RAP)   微波-热风   混合加热   电磁场   温度场   数值模拟  

摘要： 为提高沥青路面回收料(RAP)的加热质量和效率,降低微波加热装机功率,促进超大功率微波在热再生设备中的应用,提出了微波-热风混合加热方法。通过对微波、热风及微波-低温热风混合加热有限元分析,证明了微波-低温热风混合加热相比于单独加热更具有优势。分析了微波热风混合加热过程,对多馈口微波热风混合加热腔及天线进行设计,以此为基础构建了混合加热有限元模型。对不同加热高度、热风温度、热风风速等对混合加热效果的影响因素进行仿真分析,对比分析了RAP在微波加热、热风加热和微波热风混合加热的加热效果。结果表明:RAP加热高度会导致混合加热腔内微波发生干涉,对加热效果产生较大影响。风温过高会导致RAP表面迅速出现烤焦老化。加热距离为50、100 mm时,混合加热较微波单独加热,加热效率分别提高9.32%、11.75%;较热风单独加热,RAP上表面的加热效率分别提高了124.7%,92.9%,下表面的加热效率分别提高了38.8%、34.8%,同时均匀性都得到不同程度提高。说明微波热风混合加热能够明显提高RAP的加热效率,改善微波单独加热效率不高和均匀性差的问题,兼顾两者优点,保证了RAP的加热质量,为RAP的再生加热提供了新的方法。

关键词： 高速公路   流体力学   电磁场理论   交通网络能路模型   交通能量流理论  

摘要： 高速公路是能源消耗和碳排放的重要行业,构建高速公路自洽清洁能源系统是助力实现“双碳”目标的重要手段。然而,交通负荷时空随机分布、用户充电决策的不确定性给高速公路电力-交通耦合系统的供需平衡带来挑战。拟基于流体力学与电磁场理论提出交通流“电报方程”,描述交通流在时空中的能量传播机理,克服传统分析方法无法反映电动汽车移动性的缺陷。为简化计算,借助电路理论从“场”到“路”的推演方法论,构建交通网络能路模型,并提出路阻、路感、路容等路网元件。高速公路交通能量流理论可为交通能源自洽研究奠定理论基础。

关键词： 雷达天线罩   有限元分析   发热机理   试验分析  

摘要： 天线罩是雷达系统的重要电讯结构功能件,如在生产制造中不慎混入碳纤维丝,极易造成天线罩局部烧蚀故障,目前碳纤维在电磁场中的发热机理及其对天线罩影响的研究还不充分。为此文中拟通过有限元仿真分析法对其进行探索研究,首先研究了含碳纤维丝的复合板的有限元模型构建技术;其次,分析了不同规格的碳纤维丝的复合板在电磁场下的发热机理;最后,通过试验分析了碳纤维丝发热量与复合板间的变色、烧蚀等失效模式的对应关系。相关研究成果可对天线罩的结构设计、生产加工等提供有效的指导,并为相关故障分析开辟新思路。

关键词： 大地电磁法   数值模拟   Chebyshev多项式   并行计算   直接求解器  

摘要： 为了提高大地电磁场数值模拟的精度和效率,提出基于Gauss-Lobatto-Chebyshev(GLC)基函数谱元法的大地电磁场正演模拟方法。该方法首先从麦克斯韦方程组出发,推导了二维大地电磁场边值问题;然后基于Galerkin加权余量法将微分形式的边值问题转换成积分弱形式;最后采用GLC正交多项式插值基函数对全局问题进行离散化,利用Pardiso求解器求解大型稀疏线性方程组得到大地电磁场,实现了二维大地电磁场数值模拟。为了提高数值模拟效率,文中算法采用变密度规则网格剖分技术,即在电性复杂区域使用细网格,在电性均匀区域使用粗网格,采用OpenMP编程模式实现了多个频点的并行计算,以此达到缩短计算时间的目的。通过一维层状介质模型数值模拟结果验证了文中算法的正确性和精度,相比于Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)多项式谱元法的数值模拟结果,GLC多项式谱元法的模拟结果精度更高。针对国际标准模型COMMEMI 2D-1和带地形模型,进行了基于GLC多项式谱元法、有限差分法和基于三角网格有限元法的正演模拟,三者数值结果对比表明,GLC多项式谱元法计算精度更高、网格依赖性更低。

关键词： 超高压交流输电线路   ANSYS Maxwell   工频电场   工频磁感应强度  

摘要： 超高压交流输电线路产生的电磁辐射可能会对生物体造成危害。为探究超高压输电线路下方电磁场环境的问题,依据有限元仿真软件ANSYSMaxwell搭建500k V单回和双回输电线路的三维模型分析主要影响因素,重点仿真研究导线在不同的距地高度、排列方式、相序分布、相间距离、相导线分裂根数及子导线半径情况下对输电线路下方工频电场和工频磁感应强度分布规律的影响,并探讨了林地和墙体对磁场的抑制作用。

关键词： 偏置交流电磁场检测   裂纹检测   裂纹角度   裂纹深度   有限元分析  

摘要： 【目的】传统管道漏磁检测技术对于与磁力线夹角较小的裂纹缺陷检出能力不足,为保障油气管道的安全运行,亟需一种能够准确检出此类缺陷的检测方法。【方法】结合漏磁与交流电磁场检测技术的优势,提出了一种基于偏置交流电磁场检测技术的管道裂纹内检测方法。根据偏置交流电磁场检测基本原理,分析了裂纹角度对试件内部磁场及表面涡流场分布的影响规律,通过建立有限元分析模型,厘清了管道有无裂纹对其内部磁场及表面涡流场分布的影响,并搭建了偏置交流电磁场检测实验平台,验证了方法的可行性。【结果】对于内壁不同角度θ的裂纹,当0°≤θ≤15°时,信号特征呈现出先波谷后波峰的分布;当15°<θ≤90°时,发生相位翻转,信号特征呈现出先波峰后波谷的分布。当内壁裂纹角度为0°≤θ≤45°时,裂纹响应信号峰谷值Umax-min随内壁裂纹角度增大逐渐减小;当内壁裂纹角度超过45°时,Umax-min随内壁裂纹角度增大而增大。对于内外壁不同深度裂纹,其响应信号特征均呈现出先波峰后波谷的分布,Umax-min随内外壁裂纹深度的增加逐渐增大。【结论】该方法可有效识别管道内壁宽0.3 mm的不同角度裂纹及宽0.5 mm、角度90°的不同深度裂纹,且对外壁宽0.5 mm、角度90°、不同深度裂纹的最小检测深度为30%t(t为壁厚),具备对管道内壁不同角度裂纹及内外壁不同深度裂纹的定量识别能力。(图13,表2,参21)