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关键词： 双时间步(DTS)方法   隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(LU-SGS)   时域有限体积(FVTD)法   雷达散射截面(RCS)  

摘要： 为保持时间精度和提高计算效率,将双时间步(dual time-stepping,DTS)方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel,LU-SGS)算法引入到时域有限体积(finite-volume time-domain,FVTD)法电磁解算器中,提出一种时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法。DTS法具有2阶时间精度,无条件稳定格式使物理时间步可取任意值,其取值仅须考虑时间精度要求,而定常虚拟时间导数趋于零,虚拟时间步长满足稳定性要求,由此放松了通常显式方法和网格对物理时间步长的限制。全隐格式的前后向LU-SGS算法采用大库朗数计算,并取消矩阵求逆运算从而减少了计算量和存储占用。典型二维、三维和复杂外形目标电磁散射计算结果表明,通过对物理时间步长、最大子迭代步数、子迭代收敛判据的合理选取,隐式DTS-FVTD方法能保证数值模拟精度并提升计算效率。

关键词： 电渣重熔   导电结晶器   电磁场   焦耳热   等效电路  

摘要： 为了深入探究导电结晶器电渣重熔和传统电渣重熔的电磁特性,求解了简化的Maxwell方程,并分析了交流电流和直流电流下两种电渣重熔装置内磁场、电流密度、电磁力和焦耳热的分布.结果表明:两种电渣重熔装置的磁场、电流密度、电磁力和焦耳热均呈轴对称分布;随着电流频率的增加,趋肤效应变得更为明显,电极和金属熔池处的焦耳热比渣池处的焦耳热高3个数量级;两种装置下的电极/渣池界面、渣池/金属熔池界面均为等电势面,渣池的等效电阻比电极与金属熔池的等效电阻低3个数量级;当电流频率为100 Hz时,传统电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为1220N/m^(3)和7.15×10^(7) W/m^(3),导电结晶器电渣重熔电磁力和焦耳热的最大值分别为586 N/m^(3)和7.54×10^(7) W/m^(3).

关键词： 工程电磁场   教学创新   工程应用   演绎式教学主线  

摘要： 针对“工程电磁场”课程知识抽象、实际应用欠、思政育人弱、学生数学基础薄弱等教学痛点,以学生发展为中心,调整教学理念和目标,提出以工程应用为核心的教学模式,采用从“一般到特殊”演绎式教学主线重构教学内容,将思政融入贯穿整个教学内容和过程中,并给出“边值问题”教学范例。近5年教学评价结果表明,以上改革与创新举措大幅度提高了教学质量,具有较好的应用推广价值。

关键词： 电磁场   生物滤池   生活污水   微生物群落结构  

摘要： 生活污水的处理是当前面临的一个重要环境问题，而农村生活污水排放分散、水质水量差异大，处理难度较高。为解决这一问题，本研究构建了生物转盘耦合电磁场生物滤池（EM-BF系统）处理生活污水，探究其稳定性、处理效果及对微生物影响。结果表明：EM-BF系统对生活污水中NH4+-N、TP的去除效率显著提升（P<0.05），具备抗冲击负荷的能力，且在HRT=12 h时出水水质达《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）》的一级A标准；电磁场强化作用下优化了菌群的结构，使得EM-BF系统显著富集了与硝化、反硝化相关的细粒菌属、芽单胞菌属、硝化螺旋菌属、亚硝化单胞菌属、Denitratisoma菌属、氢噬胞菌属、西拉尼单胞菌属，显著提高了系统的脱氮性能；加入了电磁场强化的EM-BF系统相较于BF系统稳定性加强，污染物的去除及一些微生物富集受pH的影响减弱。研究结果明确了EM-BF系统对生活污水的处理效果及其对微生物的影响，为农村生活污水有效分散处理提供理论指导和科学依据。

关键词： 变压器   电磁场   本征正交分解   离散经验插值   模型降阶   快速计算  

摘要： 为提升变压器在线抗短路分析评估的效率，该文提出了一种基于本征正交分解（POD）和离散经验插值（DEIM）的变压器磁场和短路电磁力快速计算方法。在基于伽辽金有限元的变压器电磁力非线性瞬态控制方程的基础上，利用POD建立了有限元方程降阶模型，结合DEIM算法处理了有限元方程中的非线性项，缩短了每一个迭代步中非线性刚度矩阵的形成时间，进一步提升了POD方法在求解非线性问题时的效率。通过220 kV变压器绕组短路电磁力计算模型进行了降阶算法和商业仿真软件计算结果的对比验证，结果表明：降阶方法的计算结果相比于全阶模型和商业仿真软件的误差不超过3.5%，计算效率提升了9.8倍，验证了该方法的有效性和可行性。研究结果可为变压器磁场与在线抗短路分析评估提供重要参考。

关键词： 接地导线源   瞬变电磁   三维正演   矢量有限元法  

摘要： 针对接地导线源瞬变电磁的三维正演问题，本文讨论了基于频-时变换与背景-异常场分离计算策略的有限元正演方法。该方法以矢量有限元理论为基础，利用规则六面体网格对模型进行离散，并采用MUMPS求解器求取各频点的数值解，最后通过余弦变换数值滤波计算得到三维时域瞬变电磁响应。在此基础上，利用一维层状模型与公开的三维模型验证了正演算法的可靠性，并对计算精度进行了评估。验算结果表明，本文所讨论的长导线源三维瞬变电磁正演计算准确，能够满足三维反演研究对于计算精度的要求。

关键词： 电磁场   深度算子网络   快速计算   有限元法   自动微分  

摘要： 为了提升电力设备的设计制造与运行可靠性,有限元法常被用于分析不同工况下的电磁场分布,但因其参数化计算耗时较长,深度学习代理模型在工程分析中变得愈发重要。然而,传统的基于卷积的模型,例如U-net卷积神经网络,在池化操作中可能会丢失高频信息,且没有考虑到位置坐标。该文介绍了一种基于深度算子网络(deep operator network, DeepONet)的电磁场快速计算方法。首先通过仿真或实验得到数据集,采用统一补点的方式解决不同边界条件下网格点数量不一致的问题。然后将输入数据进行傅里叶变换,以增强神经网络的高频特征提取能力。之后基于DeepONet框架,将多个可变参数和位置坐标作为输入,将磁矢势或电势作为输出,进而通过自动微分计算磁感应强度、电场强度等物理量。以简单2维算例分析不同微分约束对网络性能的影响,并最终推广到3维案例的计算。结果表明,采用所提方法计算磁感应强度和电场强度等物理量的相对误差都在3%以内,计算时间均远小于有限元法,能够实现秒级计算,相较于U-net方法具有更高的计算准确率,且易于后处理。该方法可用于需要多组参数计算的设计阶段以及满足设备状态评估或数字孪生的实时性要求。

关键词： 电磁场与电磁波   混合式教学   教学改革  

摘要： 随着教育信息化的不断发展,混合式教学模式逐渐成为高校课程改革的重要方向。电磁场与电磁波是物理学中的重要分支,描述了电荷、电流以及变化的电场和磁场之间的相互作用和传播规律。在现代科技中,电磁场与电磁波的理论和应用无处不在,从通信、雷达、遥感、医疗到能源等领域都发挥着关键作用。本文通过分析混合式教学的优势,提出了具体的教学策略和实施步骤,旨在提高课程的教学质量和学生的学习效果。

关键词： 射频电磁场   认知功能   暴露水平   脑电图   功能性磁共振成像  

摘要： 随着科技的发展,人们越来越多地暴露于射频电磁场环境中。既往研究表明,射频辐射可影响公共健康,但关于射频辐射是否影响人的认知功能尚未达成共识,且多数实验结果缺乏可重复性。该文基于已有文献,对射频电磁场公众暴露和实验室暴露的测量和控制方法、长期和短期电磁辐射对人脑认知功能及神经活动的影响进行综述,并对目前存在的问题进行了总结与展望,为未来射频电磁场对认知功能影响的研究方向提出了建议。

关键词： 水冷壁   老化失效   温度过热区   涡流   脉冲电流   性能修复  

摘要： 火电厂锅炉炉膛周围或中间的水冷壁可以降低炉墙温度,保障锅炉长期稳定运行。但水冷壁管道长期在高温、高压、较大温度梯度的恶劣环境下服役,是整个火电机组发生故障机率最高的构件,维修成本极大。因此,分析水冷壁管失效原因并探索绿色、高效的修复手段至关重要。通过微观组织表征和有限元模拟计算发现,管道内汽/水混合冷却剂通过弯道处会在下游某处产生涡流,形成温度过热区,长期运行后造成管道局部老化加速,具体表现为晶界开裂、珠光体球化,最终导致爆管失效。随后,在爆管区域取样并通过脉冲电流外场对其进行系列参数处理。硬度检测结果显示,经脉冲电流处理后,材料的硬度随脉冲电流参数增加表现出先上升后下降的规律,在145~174 HV范围内波动。表征结果显示,处理后老化材料的微观组织被显著优化,电子风力和额外的电自由能造成的快速固态相变是导致老化管道“恢复性能”的根本原因。