《基於Mortar元的運動導體渦流場區域分解算法研究》是依託武漢大學，由阮江軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於Mortar元的運動導體渦流場區域分解算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：阮江軍
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高速運動導體渦流場（MCEC）計算是計算電磁學領域很重要而又尚未發展成熟的專題方向，如電磁發射的動態仿真、模擬工業套用進展緩慢。其關鍵問題是由於計算域中運動導體的介入，導致常規電磁場數值計算方法在處理運動體結構及運動方式的多樣性、格線離散、收斂性、海量計算等方面遇到困難，現有的各種MCEC計算方法由於較多的約束條件也難以推廣套用。本項目擬在區域分解算法、Lagrange描述方法、並行計算等研究的基礎上，將Mortar元法引入到MCEC計算，（1）實現運動導體格線的獨立剖分，解除格線協調約束，適應工業電磁裝置運動導體結構及運動方式的複雜性要求；（2）避免由於運動導體的存在而在控制方程中引入對流項，改善求解的收斂性；（3）在現有的電磁場計算軟體平台的基礎上，構建MCEC工業套用實用化模組，實現複雜MCEC問題的平行計算。研究旨在解決MCEC計算工業套用中的若干關鍵性問題，提高複雜電磁裝置的仿真設計
結題摘要
運動導體渦流場（Moving Conductor Eddy Current，簡稱MCEC）問題一直是計算電磁學研究的重點和難點，為克服常規有限元法在處理運動問題時存在的格線約束問題，本課題主要關注非重疊Mortar有限元法（Non-Overlapping Mortar Finite Element Method，簡稱NO-MFEM）在MCEC問題的套用研究分析。Mortar元法(mortar element method, MEM)是一種新型區域分解算法，它允許將求解區域劃分為多個子域，在各個區域以最適合子域特徵的方式離散。在各子域的交界面上，邊界節點無需逐點匹配，通過建立加權積分形式的Mortar條件保證交界面上的傳遞條件在分布意義上滿足。Mortar有限元法(mortar finite element method, MFEM)將MEM和有限元法(finite element method, FEM)相結合，在各子域中分別使用FEM格線離散，區域的交界面上通過施加Mortar條件實現區域間的自由度連續。本課題研究了非重疊Mortar有限單元法(non-overlapping MFEM, NO-MFEM)的基本原理和程式實現過程，探討了NO-MFEM在二維靜電場、靜磁場問題、二維軸對稱運動渦流場和三維靜電場問題中的套用，並與FEM模型結果進行對比，驗證了該方法的正確性。同時，將NO-MFEM與並行計算方法相結合，提出了適合於NO-MFEM並行計算的區域分解策略和並行求解的基本流程，並將其套用於二維和三維靜電場問題的求解，對非協調格線造成的計算誤差進行了分析。將NO-MFEM套用於直流分壓器二維模型的分析，在此基礎上提出了算法程式實現的改進方法，分析了算法改進的可行性和正確性。NO-MFEM的引入為電磁場數值計算的建立和剖分提供了新的選擇，同時，NO-MFEM並行化計算方法的提出解決了單台處理器上大規模數值計算問題處理緩慢的問題，具有更加靈活的優勢。
