工程电磁场数值计算引言.ppt

* 引 言 课程背景 ? 近代科学技术发展的需求： 相关学科之间的交叉、渗透 工程技术的综合、集成、智能化和优化（设计） 电磁场工程的定量分析（电磁场数值计算） ? 学科知识体系的延拓： 电磁场理论 应用数学 ? ? 数值计算方法 计算机语言、编程和应用技术 新兴学科分支：电磁场数值计算 ? 电磁场工程的 CAA、CAD 技术： 软件（自编研发程序、商用软件包） 电磁场数值计算 + 相关的工程与设计知识 硬件 ?? 高速、大容量计算机的技术基础 以满足工程、系统日趋综合、复杂（“耦合”）和优化分析、设计的需要。 课程的地位、特征和任务 ? 地位： 电磁场学科中的一门新兴的学科分支； 面向电磁场工程应用的重要技术基础课(电气工程、电气信息学科)。 ? 特征： 面向电磁场工程 数学、物理概念与工程观点的有机结合； 计算机辅助分析、设计（仿真研究） 与工程应用技术知识、能力的综合。 ? 任务： 面向电磁场工程分析、设计的需要 培养 具有分析与解决工程电磁场问题的能力、 有初步编程和应用工程软件包能力的、 理论联系实际、有再学习、再创造潜能的 高层次的专门人才（高素质的创新型人才）。 电磁场学科与电磁场工程 ? 电磁场学科 研究宏观电磁现象和电磁过程的基本规律、分析计算方法， 并面向电气工程、电气信息学科的工程科学技术 电磁场工程应用的重要技术基础学科。 ? 电磁场工程 基点：电磁场的有效控制和利用 理解近代科学技术成果、发展并实现新的科学技术成果——— 电磁场理论及其应用不仅是日趋发展的电工、电子和信息工程科学技术的重要基础，而且也是旁及军事、生态、医疗、地质、航天等众多领域新工程科学技术的生长点。 例如：* 浦东国际机场磁悬浮线（EMS型磁浮列车）； 日本山梨磁悬浮试验线（EDS型磁浮列车） 上海磁悬浮列车 （EMS型） 时速: 430km/h 磁浮线里程：33km，全程运时 8 min 上海磁悬浮列车（EMS型）横断面视图 关键技术—— 悬浮、驱动和导向 电磁系统 长定子同步直线电机系统 长定子 转子—— 悬浮（支承）电磁铁 导向电磁铁 长定子同步直线电机系统 纵向结构示意图 y A Z B X C Y N S N 长定子铁心 直线发电机 支承磁铁 A A x 指定瞬间的磁场分布 对应的气隙磁场（B～x）分布 日本 MLX01 磁悬浮列车（EDS型） 超导磁体 时速: 550km/h 磁浮线里程：42.8 km * 高能量密度的百万kW 级汽轮、水轮发电机设计、制造（优化）技术 1000MW 汽轮发电机 端部结构 关键技术研究点： 电磁力效应——定子端部绕组的振动与形变； 涡流场效应——端部漏磁场作用下，压圈的局部过热点。 定子端部绕组 定子绕组 压圈 转子绕组 1000MW 汽轮发电机端部 涡流场分布 定子端部绕组 压圈 转子绕组 气隙 2000MVA/765kV 电力变压器 * 超高电压电力系统及其装置的设计、制造（优化）技术 840MVA/550kV 主变压器 （三峡水电站） 40MVA/1000kV 试验变压器 关键技术研究点: 高能量密度设计下： 主绝缘的优化设计； 漏磁场的有效控制； 铁心压板的局部过热； 短路应力与结构稳定性； 线圈的换位导线结构； 雷电过电压作