【摘要】：隨著特高壓電網(wǎng)的發(fā)展,大型電力設(shè)備的幾何尺寸越來越大,考慮到透入深度,利用有限元法分析電力設(shè)備的電磁場(chǎng)時(shí),為了保證計(jì)算精度,需要進(jìn)行大量的網(wǎng)格剖分,使得計(jì)算規(guī)模變得很大,用傳統(tǒng)串行有限元法將無法達(dá)到合理的計(jì)算精度,甚至無法求解。因此并行算法越來越引起研究者的關(guān)注,并且被應(yīng)用到數(shù)值計(jì)算中。本文研究了單元級(jí)別并行算法—EBE(element-by-element)有限元算法在在三維電磁場(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用,并且采用了C++語言開發(fā)了相應(yīng)的有限元計(jì)算程序。本文結(jié)合傳統(tǒng)有限元法對(duì)EBE有限元方法進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo),研究了算法相關(guān)的數(shù)值計(jì)算方法、系數(shù)矩陣預(yù)處理技術(shù)及邊界條件處理。研究了應(yīng)用于EBE有限元方程組求解的共軛梯度法。推導(dǎo)了基于EBE有限元方法求解的共軛梯度法和基于系數(shù)矩陣Jacobi預(yù)處理的共軛梯度法。在二維EBE方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合三維電磁場(chǎng)分析的加權(quán)余量法,建立了三維四面體單元的EBE有限元數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了三維EBE有限元的離散格式及邊界處理。采用C++語言編寫出了相應(yīng)的三維EBE-CG法和三維EBE-J-PCG法的計(jì)算程序,通過對(duì)長直載流導(dǎo)線空間磁場(chǎng)的分析,驗(yàn)證了方法和程序的準(zhǔn)確性和有效性。將上述三維EBE-CG法和EBE-J-PCG法的C++程序應(yīng)用到一臺(tái)單相變壓器和一臺(tái)三相五柱變壓器的主磁場(chǎng)計(jì)算中,經(jīng)過計(jì)算結(jié)果可視化處理得出主磁場(chǎng)分布圖,通過計(jì)算結(jié)果分析比較發(fā)現(xiàn),在計(jì)算精度相似的情況下,經(jīng)過預(yù)處理后,EBE有限元法求解收斂性明顯提高。
【圖文】：

1 1e e 如下：(1) (1) ( )( , , )T T TE TQ Q Q Q (1)(2)( )( )( )...e iEA diag AAAA陣,他使得總體節(jié)點(diǎn)排序和單元局部節(jié)者 1。僅有一個(gè)非零元素,其余元素均為 0。個(gè)節(jié)點(diǎn)變量相對(duì)應(yīng)，每一列上非零元示的一個(gè)簡單二維有限元網(wǎng)格圖。

圖 3.1 四面體單元Fig. 3.1 Tetrahedron element元 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為 K、L、M、N，其順序滿足右手：1( )6ei i i i ieN p q x r y s zV (i K , M , M M MK N N NL L Lx y zp x y zx y z K K M N N L L x y p x y x y K K KN M M ML L Lx y zp x y zx y z K K L M M N N x y p x y x y 111M MK N Ny zq y zy z 111K KM N Ny zq y zy z
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM15

【參考文獻(xiàn)】

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1 謝德馨;朱占新;吳東陽;王健;;大規(guī)模工程渦流場(chǎng)有限元計(jì)算的困境與展望[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年05期

2 唐任遠(yuǎn);吳東陽;謝德馨;;單元級(jí)別并行有限元法求解工程渦流場(chǎng)的關(guān)鍵問題研究[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2014年05期

3 朱占新;謝德馨;張艷麗;;大型電力變壓器三維漏磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)件損耗的時(shí)域分析[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年09期

4 劉小虎;胡耀國;符偉;;大規(guī)模有限元系統(tǒng)的GPU加速計(jì)算研究[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

5 柳有權(quán);尹康學(xué);吳恩華;;大規(guī)模稀疏線性方程組的GMRES-GPU快速求解算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

6 夏俊峰;楊帆;李靜;鄭秀玉;;基于GPU的電力系統(tǒng)并行潮流計(jì)算的實(shí)現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2010年18期

7 陳權(quán);諸昌鈐;張本才;;并行有限元計(jì)算的一種新途徑[J];路基工程;2009年03期

8 肖江;胡柯良;鄧元勇;;基于CUDA的矩陣乘法和FFT性能測(cè)試[J];計(jì)算機(jī)工程;2009年10期

9 厲天威;阮江軍;黃道春;劉忠杰;;大規(guī)模電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算中并行迭代方法的比較[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年08期

10 劉耀儒,周維垣,楊強(qiáng),陳新;三維有限元并行計(jì)算及其工程應(yīng)用[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2005年14期

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2 白洪濤;基于GPU的高性能并行算法研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 朱漢清;區(qū)域分解法在電磁問題分析中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2002年

4 楊忠超;基于EBE策略的列車三維紊態(tài)外流場(chǎng)有限元法并行計(jì)算研究[D];西南交通大學(xué);2002年

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3 張立霞;電磁場(chǎng)有限元分析中并行計(jì)算的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：2654125