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內(nèi)容簡介

　　本書是根據(jù)作者多年從事工程電磁場教學(xué)和科研工作的經(jīng)驗規(guī)劃和編寫的，體現(xiàn)了電磁場工程問題和可視化仿真的特色。本書系統(tǒng)闡述了工程電磁場數(shù)值分析的基本理論和方法，充分考慮本科生的特點，深入淺出地講述了典型電氣工程中所涉及的電磁場問題的建模方法和簡化原則、域內(nèi)控制方程的求解、激勵和邊界條件的設(shè)置，使學(xué)生知其然且知其所以然，融會貫通，為進一步學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。全書共分7章，包括工程電磁場數(shù)值分析理論、數(shù)值模型、常用數(shù)值分析方法、典型問題建模方法、常用軟件的應(yīng)用實踐、高級算例及分析方法等。本書可作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)、能源動力專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的高年級本科生和研究生教材，也可作為從事電力電子技術(shù)和相關(guān)研究的工程技術(shù)人員的參考用書。

作者簡介

　　杜志葉，武漢大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。2007年畢業(yè)于武漢大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。長期從事智能電氣設(shè)備、特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)、電磁多物理場耦合計算等領(lǐng)域研究工作。主持國家自然科學(xué)基金項目3項，參與4項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，其中SCI源刊檢索30余篇，EI源刊檢索80余篇。獲湖北省高等學(xué)校教學(xué)成果獎一等獎1項，省部級科技進步獎4項。入選武漢東湖高新區(qū)第十一批“3551光谷人才計劃”。阮江軍，武漢大學(xué)二級教授，博士生導(dǎo)師。1995年畢業(yè)于華中理工大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要從事電磁-溫度-流體-力學(xué)多物理場分析、高壓電氣設(shè)備狀態(tài)檢測與評估、絕緣放電預(yù)測理論、電工新材料研發(fā)、防雷接地等研究。主持的“電磁多物理場分析關(guān)鍵技術(shù)及其在電工裝備虛擬設(shè)計與狀態(tài)評估的應(yīng)用”獲2017年湖北省科技進步一等獎，入選第四批國家"萬人計劃"。

圖書目錄

目錄
Contents
序
前言
第1章工程電磁場數(shù)值分析理論
1.1電氣工程中的電磁場問題概述
1.2電磁場麥克斯韋方程
1.2.1全電流理論
1.2.2全電流連續(xù)性原理
1.2.3全電流定理
1.2.4電磁感應(yīng)定律
1.2.5感應(yīng)電場
1.2.6麥克斯韋第二方程
1.2.7麥克斯韋方程組
1.3材料的特性
1.3.1絕緣介質(zhì)的介電特性
1.3.2電介質(zhì)極化
1.3.3相對介電常數(shù)
1.3.4磁媒質(zhì)的磁化
1.3.5相對磁導(dǎo)率
1.3.6介質(zhì)的靜電平衡與弛豫時間
1.3.7兩個媒質(zhì)分界面上的場量連續(xù)性條件
1.4邊值問題的數(shù)學(xué)描述
第2章工程電磁場問題的數(shù)值模型
2.1靜電場問題
2.2恒定電場問題
2.3靜磁場問題
2.4時變電場問題
2.4.1穩(wěn)態(tài)電場與時變電場
2.4.2靜電場與恒定電場的等效
2.4.3準靜態(tài)場
2.5時變磁場問題
2.6電流與磁通的趨膚效應(yīng)、渦流和鄰近效應(yīng)
2.7邊界條件的對比和說明
2.7.1電場問題
2.7.2磁場問題
第3章工程電磁場常用數(shù)值分析方法
3.1有限差分法
3.1.1二維電場泊松方程的差分格式
3.1.2邊界條件的離散化處理
3.1.3二維磁場泊松方程的差分格式
3.1.4差分方程組的求解方法
3.2有限元法
3.2.1方法原理
3.2.2節(jié)點與單元
3.2.3一維單元的形函數(shù)
3.2.4整體系數(shù)矩陣
3.2.5局部系數(shù)矩陣
3.2.6局部系數(shù)矩陣與整體系數(shù)矩陣
3.2.7邊界條件施加
3.2.8單元上的勢函數(shù)求解
3.2.9二維單元問題
3.2.10有限元法小結(jié)
工程電磁場數(shù)值分析
目錄3.3邊界元法
3.3.1基本原理
3.3.2邊界元法實施過程
3.3.3三維問題的邊界元法
3.3.4典型算例
3.4逐次鏡像法
3.4.1逐次鏡像法原理
3.4.2逐次鏡像法應(yīng)用過程
3.5模擬電荷法
3.5.1模擬電荷法流程
3.5.2模擬電荷法特點
3.5.3三維模擬電荷法
第4章電氣工程的電磁場問題建模方法
4.1電場問題
4.1.1架空輸電線路電場問題
4.1.2高壓電纜接頭及附件結(jié)構(gòu)絕緣計算
4.1.3變壓器繞組絕緣問題
4.1.4高壓絕緣子串、避雷器均壓環(huán)及絕緣表面電場分布計算問題
4.1.5變電站接地點跨步電壓和接地體接地電阻計算問題
4.1.6母線、匯流排接觸電阻計算
4.2磁場問題
4.2.1架空輸電線路磁場問題
4.2.2變壓器繞組、鐵心磁場分析
4.2.3電磁繼電器線圈吸引力求解問題
4.2.4開關(guān)柜匯流排附近磁場問題
4.2.5漏磁檢測仿真優(yōu)化問題
4.2.6電機內(nèi)的電磁場
4.3其他問題
4.3.1場路耦合——電磁線圈炮發(fā)射問題
4.3.2印制電路板電場絕緣設(shè)計問題
4.4工程電磁場問題建模方法歸納
第5章電磁場有限元分析軟件ANSYS介紹及其工程算例
5.1ANSYS
5.1.1ANSYS主要功能
5.1.2ANSYS分析過程
5.1.3建模途徑
5.1.4使用ANSYS須注意的問題
5.2ANSYS中的節(jié)點和單元
5.3ANSYS操作界面和文件系統(tǒng)介紹
5.3.1ANSYS的啟動
5.3.2ANSYS的操作界面
5.3.3ANSYS的文件系統(tǒng)
5.3.4ANSYS命令的恢復(fù)和撤消
5.3.5ANSYS的在線教程
5.4基于ANSYS軟件的典型算例
5.4.1上機實驗一：靜電場分析
5.4.2上機實驗二：恒定電場的分析
5.4.3上機實驗三：二維恒定磁場的分析
第6章基于ANSOFT Maxwell軟件的仿真實踐
6.1ANSOFT Maxwell主要功能
6.1.1ANSOFT有限元法的原理
6.1.2有限元法的步驟
6.1.3ANSOFT Maxwell有限元法中的一些基本概念
6.1.4ANSOFT軟件的求解過程
6.2基于ANSOFT軟件的基礎(chǔ)算例
算例一：靜電場——求圓柱帶電導(dǎo)線周圍的電場和對地電容
算例二：直流電場——接地電阻的計算
算例三：靜磁場——輸電線路周圍磁場仿真
算例四:渦流場——螺線管線圈的渦流場
第7章補充算例
補充算例一：靜電場——三相輸電線路電場計算
補充算例二:靜磁場——螺線管線圈的磁場分布
補充算例三:瞬態(tài)運動問題——線圈發(fā)射器運動過程仿真
附錄
附錄A基于有限元法的110kV絕緣子傘裙表面電位和電場計算
附錄B基于MATLAB的逐次鏡像法代碼實現(xiàn)
附錄C基于邊界元法的矩形金屬槽中電位分布的計算