《工程電磁場數值計算理論分析》是中國電力出版社出版的書籍。
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是一本關於電磁場數值計算理論分析的專著，屬於電氣學科強電類、工學（工程學）門類中的專業課程範疇。近20年來，隨著科學技術的迅猛發展，國內與電氣學科相關的研究機構、大型生產企業和高等院校的研究生及課題研究人員，對於電磁裝置的設計和運行行為的分析計算，均已採用一種基於“場”的數值計算的現代設計分析方法。本書在於分析和闡明這些數字計算方法的理論基礎，內容包括電磁場理論基礎綜合分析、有限元法、加權餘量法、圖論場模型法、邊界單元法、渦流場計算的差分法、渦流方程的解析求解法、“場?路”耦合法、電機電磁轉矩的理論和數值計算方法等。為適應讀者進行現代設計方法數值計算的需求，本書還介紹了電磁場數值計算商用軟體的使用方法與算例，包括恆定場、渦流場以及電氣裝置與系統的動態行為仿真。 |本書可作為高等院校電氣工程專業研究生教材和參考資料，讀者需要具備工程數學、電路理論、電磁場、電機學等學科的基礎理論知識。本書也可供從事電磁裝置設計、運行分析和研究的人員參考使用，還可供對電磁場數值計算感興趣的研究者參考使用。|
圖書目錄
前言 |
第1章 概論 1 |
1.1 電磁場理論及其計算方法的歷史回顧和現代發展 1 |
1.1.1 電磁場理論的發展概況 1 |
1.1.2 電磁場問題的類型與經典求解方法 3 |
1.1.3 現代求解方法——數值求解法 5 |
1.2 電磁場數值計算方法的工程套用 6 |
1.3 本書的任務與基本內容 7 |
第2章 電磁場理論基礎綜述 10 |
2.1 麥克斯韋方程組 10 |
2.2 不同媒質交界面的邊界條件 16 |
2.2.1 場矢量的連續性 16 |
2.2.2 位函式的連續性 19 |
2.3 多極子場——無界場的計算（場的級數解法） 23 |
2.3.1 標量電位的多極子展開 24 |
2.3.2 矢量磁位的多極子展開 26 |
2.4 媒質的附加場分析 29 |
2.4.1 電介質的極化場 29 |
2.4.2 磁性媒質的磁化場 30 |
2.5 格林函式法——有界場的計算 34 |
2.6 電磁場的積分方程法 36 |
2.7 永久磁體磁場分析 38 |
第3章 電機電磁轉矩數值計算的理論與方法 41 |
3.1 作用於電機轉子上電磁力體密度的一般表達式 41 |
3.2 轉子系統受到的力和轉矩 43 |
3.3 複數場量時的電磁力和電磁轉矩 46 |
3.4 由電磁場數值計算電磁力和電磁轉矩 48 |
3.4.1 計算流程 48 |
3.4.2 電磁場數值解的電磁轉矩計算公式 48 |
第4章 電磁場數值計算的有限元法 52 |
4.1 電磁場的基本方程 52 |
4.2 求解電磁場邊值問題的有限元法概述 55 |
4.3 泛函與變分的基本概念 56 |
4.3.1 最簡單命題和歷史上有名的命題 57 |
4.3.2 關於泛函與變分的基本概念 60 |
4.3.3 變分問題的求解——歐拉方程（歐拉定理） 61 |
4.3.4 泛函的確定方法 65 |
4.4 定解問題求解的有限元法 67 |
4.4.1 求解域的單元剖分 67 |
4.4.2 單元內近似解表達式的選取——構造單元的插值函式 68 |
4.4.3 變分問題的離散化處理——單元分析 72 |
4.4.4 總體合成 76 |
4.4.5 強加邊界條件處理 79 |
4.5 三維問題 80 |
第5章 加權餘量法 83 |
5.1 加權餘量法的基本原理 83 |
5.2 用加權餘量法建立電磁場有限元離散化方程 91 |
第6章 邊界單元法 97 |
6.1 邊界積分方程的建立 97 |
6.2 離散化處理方法 105 |
6.3 非線性問題的處理方法 113 |
6.4 多媒質區域的處理方法 114 |
6.5 邊界元法與有限元法的混合套用 115 |
第7章 圖論場模型法 118 |
7.1 概述 118 |
7.2 圖論場模型建立的基本原理 118 |
7.3 場圖的構成 120 |
7.4 圖方程的建立 123 |
第8章 渦流場分析 131 |
8.1概述 131 |
8.2 渦流場的基本方程 132 |
8.3 渦流方程的差分解法 141 |
8.4 渦流方程的有限元解法 145 |
8.5 瞬態渦流方程的邊界元解法 151 |
8.6 渦流方程的解析法求解 157 |
8.6.1 直線感應電動機次級中的渦流問題 157 |
8.6.2 補償式脈衝發電機補償筒內的渦流問題 168 |
附錄 補償電機圓柱坐標下無槽繞組電機的電感計算 185 |
第9章 “場?路”耦合法 193 |
9.1 概述 193 |
9.2 “場?路”耦合分析原理 194 |
9.3 磁鏈和感應電動勢的離散化處理 198 |
9.4 動態氣隙單元處理方法 205 |
第10章 利用現代數值計算軟體求解電磁場問題算例 210 |
10.1 無刷直流電機二維靜磁場分析 211 |
10.1.1 二維靜磁場分析理論 211 |
10.1.2 電感和磁鏈的計算 211 |
10.1.3 靜磁力和轉矩的計算 213 |
10.1.4 仿真算例 214 |
10.2 籠型異步電動機二維渦流場分析 226 |
10.2.1 二維時諧渦流場分析理論 226 |
10.2.2 趨膚效應 226 |
10.2.3 阻抗矩陣 227 |
10.2.4 力和力矩 229 |
10.2.5 仿真算例 229 |
10.3 永磁同步電機三維瞬態場分析 240 |
10.3.1 三維瞬態場分析理論240 |
10.3.2 仿真算例 242 |
參考文獻 260|
第1章 概論 1 |
1.1 電磁場理論及其計算方法的歷史回顧和現代發展 1 |
1.1.1 電磁場理論的發展概況 1 |
1.1.2 電磁場問題的類型與經典求解方法 3 |
1.1.3 現代求解方法——數值求解法 5 |
1.2 電磁場數值計算方法的工程套用 6 |
1.3 本書的任務與基本內容 7 |
第2章 電磁場理論基礎綜述 10 |
2.1 麥克斯韋方程組 10 |
2.2 不同媒質交界面的邊界條件 16 |
2.2.1 場矢量的連續性 16 |
2.2.2 位函式的連續性 19 |
2.3 多極子場——無界場的計算（場的級數解法） 23 |
2.3.1 標量電位的多極子展開 24 |
2.3.2 矢量磁位的多極子展開 26 |
2.4 媒質的附加場分析 29 |
2.4.1 電介質的極化場 29 |
2.4.2 磁性媒質的磁化場 30 |
2.5 格林函式法——有界場的計算 34 |
2.6 電磁場的積分方程法 36 |
2.7 永久磁體磁場分析 38 |
第3章 電機電磁轉矩數值計算的理論與方法 41 |
3.1 作用於電機轉子上電磁力體密度的一般表達式 41 |
3.2 轉子系統受到的力和轉矩 43 |
3.3 複數場量時的電磁力和電磁轉矩 46 |
3.4 由電磁場數值計算電磁力和電磁轉矩 48 |
3.4.1 計算流程 48 |
3.4.2 電磁場數值解的電磁轉矩計算公式 48 |
第4章 電磁場數值計算的有限元法 52 |
4.1 電磁場的基本方程 52 |
4.2 求解電磁場邊值問題的有限元法概述 55 |
4.3 泛函與變分的基本概念 56 |
4.3.1 最簡單命題和歷史上有名的命題 57 |
4.3.2 關於泛函與變分的基本概念 60 |
4.3.3 變分問題的求解——歐拉方程（歐拉定理） 61 |
4.3.4 泛函的確定方法 65 |
4.4 定解問題求解的有限元法 67 |
4.4.1 求解域的單元剖分 67 |
4.4.2 單元內近似解表達式的選取——構造單元的插值函式 68 |
4.4.3 變分問題的離散化處理——單元分析 72 |
4.4.4 總體合成 76 |
4.4.5 強加邊界條件處理 79 |
4.5 三維問題 80 |
第5章 加權餘量法 83 |
5.1 加權餘量法的基本原理 83 |
5.2 用加權餘量法建立電磁場有限元離散化方程 91 |
第6章 邊界單元法 97 |
6.1 邊界積分方程的建立 97 |
6.2 離散化處理方法 105 |
6.3 非線性問題的處理方法 113 |
6.4 多媒質區域的處理方法 114 |
6.5 邊界元法與有限元法的混合套用 115 |
第7章 圖論場模型法 118 |
7.1 概述 118 |
7.2 圖論場模型建立的基本原理 118 |
7.3 場圖的構成 120 |
7.4 圖方程的建立 123 |
第8章 渦流場分析 131 |
8.1概述 131 |
8.2 渦流場的基本方程 132 |
8.3 渦流方程的差分解法 141 |
8.4 渦流方程的有限元解法 145 |
8.5 瞬態渦流方程的邊界元解法 151 |
8.6 渦流方程的解析法求解 157 |
8.6.1 直線感應電動機次級中的渦流問題 157 |
8.6.2 補償式脈衝發電機補償筒內的渦流問題 168 |
附錄 補償電機圓柱坐標下無槽繞組電機的電感計算 185 |
第9章 “場?路”耦合法 193 |
9.1 概述 193 |
9.2 “場?路”耦合分析原理 194 |
9.3 磁鏈和感應電動勢的離散化處理 198 |
9.4 動態氣隙單元處理方法 205 |
第10章 利用現代數值計算軟體求解電磁場問題算例 210 |
10.1 無刷直流電機二維靜磁場分析 211 |
10.1.1 二維靜磁場分析理論 211 |
10.1.2 電感和磁鏈的計算 211 |
10.1.3 靜磁力和轉矩的計算 213 |
10.1.4 仿真算例 214 |
10.2 籠型異步電動機二維渦流場分析 226 |
10.2.1 二維時諧渦流場分析理論 226 |
10.2.2 趨膚效應 226 |
10.2.3 阻抗矩陣 227 |
10.2.4 力和力矩 229 |
10.2.5 仿真算例 229 |
10.3 永磁同步電機三維瞬態場分析 240 |
10.3.1 三維瞬態場分析理論240 |
10.3.2 仿真算例 242 |
參考文獻 260|
