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电气工程电磁热场模拟与应用
科学出版社发行部
出版日期：
程志光等著
读者对象：
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所属分类：
弹性力学及有限元
多元微积分-第3版-(影..
变分原理及有限元
&内容提要&=&&& 内& 容& 简& 介
&&& 本书集中研究电气工程中的低频电磁热场模拟技术及应用。以大型电
力变压器为工程背景，阐述相关领域的发展和需要进一步深入研究的问题，
介绍电磁热场有限元分析中的关键技术、磁性材料模拟基础研究和产品级
模型实验、基准问题族的提出与建立、数值分析方法的有效性验证、电磁热
耦合场模拟和脚本开发，以及典型工程应用。其中包括中国、日本、加拿大
三方作者长期进行电磁热场相关研究开发和应用所取得的成果，也包括近
期三方合作的研究成果，书中还提供了典型模型、实例的翔实的实验研究和
数值计算结果。
&&& 本书可供电气工程领域从事工程研究、产品设计和应用的工程技术人
员阅读，亦可供高等院校电气工程专业的研究生、本科生参考。
工程电磁热场问题和有限元方法基础
工程电磁热场模拟
电磁装置的设计、制造和运行中存在大量的电、磁、热场问题，而且往往是多种物理场耦合在一起。大型工程电磁热场的精细分析十分困难：耦合场问题的数学描述和数值实现复杂；庞大的电磁装置的三维几何造型仍是潜在的瓶颈，例如，大型几何实体（数米级）与细薄单元（硅钢片厚度不大于0．3mm）共存；大型电磁装置的实体中严格意义上的几何、物理的对称性几乎不存在；求解域内存在多种性能的材料及其组合，而且各类材料的物性参数随外部条件变化，以及材料的深度非线性、任意方向异性处理等。
回顾工程电磁热场研究和工业应用的历史进程，由于分析、解决问题的能力和资源的限制，人们必须对复杂的问题进行可能的简化，在工业应用的早期按二维静态场处理Ⅲ，逐步发展到三维瞬态非线性场解，将实际上的耦合场用“解耦”的办法分别解决那些电磁设计中更受关注的问题，例如，相对独立地求解电场、磁场和热场等方面的问题或者实施“弱耦合”解决方案。随着计算机技术、数字仿真技术的飞速发展，相信解决大型工程耦合物理场问题的能力将不断提升。
&作者简介&=著者简介
&&& 程志光，1942年生于河北高阳。1967年毕业于北京大学，
1995年3月获清华大学工学博士学位。现任保定天威集团技术
中心副总工程师，教授级高级工程师。完成多项国家、省部级科
学研究和技术攻关项目，并获多项国家、省部级科技进步奖和荣
誉称号。主要研究方向是工程电磁场分析、磁性材料模拟与工
业应用。中国电工技术学会高级会员，国际计算电磁学会(ICS)
发起会员。
Cheng Zhiguang was born in Gaoyang, China,in 1942. He
graduated from Peking University in 1967 and received a Ph. D. degree from Tsing-
hua University in 1995. He is currently a vice chief engineer, senior researcher and
head of Electromagnetic Laboratory at the R D Center, Baoding Tianwei Group
Co. ,Ltd. He has received the national and ministerial science and technology awards
for his contributions to engineering science research and application. He is a senior
member of the Chinese Electrotechnical Society and a founder member of the Interna-
tional Compumag Society. His major interests are engineering electromagnetic field
analysis,benchmarking,magnetic material modeling and industrial applications.
&&& 高桥则雄(高橘具0雄)，1951年生于日本兵库。1974年在冈
山大学获得工学学士学位，于1976年和1982年在京都大学分别
获工学硕士和工学博士学位。现任冈山大学电力电子工程系教
授、电磁装置研究室主任，日本IEE电力和能源学会副会长，国
际计算电磁学会副会长，IEEE Fellow。主要研究方向是电磁装
置的电磁场数值计算方法和优化设计方法。
&&&& Norio Takahashi was born in Hyogo, Japan, in 1951.& He
received a B.E. degree from Okayama University in 1974 and M. E.
and Ph. D. degrees from Kyoto University in 1976 and 1982, respectively. He is presently a
professor of Department of Electrical and Electronic Engineering, chair of Electromagnetic
Device Laboratory of Okayama University, vice president of Power and Energy Society, IEE
of Japan,vice president of International Compumag Society, and IEEE Fellow. His major
interests are the development of numerical methods for calculating magnetic fields and opti-
mal design methods for magnetic devices.
&& 博扎德&弗甘尼，1957年生于伊朗德黑兰。先后于1980年
和1981年在加拿大麦吉尔大学获工学学士和工学硕士学位。
从1981年起在Infolytica公司从事计算电磁学研究开发，现任
该公司副总裁。1980年1月成为IEEE会员，现为OIQ(Order
of Engineers in Quebec)会员。国际计算电磁学会议(Compu&
mag)和IEEE CEFC编委会成员。研究方向为数值技术、材料模
拟、电磁装置和应用以及耦合问题。国际计算电磁学会理事会
&&&& Behzad Forghani was born'in Tehran,Iran,in 1957. He received a B. E. degree
in 1980 and a M. E. degree in 1981,both in Electrical Engineering,from McGill Uni-
versity in Montreal,Canada. Since 1981,he has been working at Infolytica Corpora-
tion in the field of computational electromagnetics and is currently a vice president.
He has been an IEEE member since January 1980 and is a member of OIQ (Order of
Engineers in Quebec). He regularly serves on the Editorial Boards of Compumag and
IEEE CEFC (two conferences with focus on the electromagnetic field computation)
and is a board member of the International Compumag Society. His areas of interest
are numerical techniques, material modeling, applications/devices and coupled pro-
工程电磁热场问题和有限元方法基础
工程电磁热场模拟
变压器工程概述
现代变压器制造业
变压器工程中需要解决的问题
电磁设计面临的挑战
快捷的电磁设计方法
本书的总体构成
低频电磁场问题和有限元分析方法基础
麦克斯韦方程组
低频涡流问题分析的控制方程
Ar-V-Ar方法
矢量伽辽金与标量伽辽金处理
关于棱单元的讨论
节点元和棱单元的基本方程和伽辽金余量比较
节点元和棱单元的系数阵中非零元素、总未知数的比较
未知量和矩阵中非零元素的个数
非零元素和总未知数的比较
附录第Ⅱ部分
电磁热场分析中的关键技术和磁性材料模拟
电磁热场模拟的一些关键技术
特殊单元概述
特殊单元中的位分布
有限元公式
电压源激励的磁场分析
考虑电压源的有限元法
优化设计方法
各种优化方法
试验设计法
Rosenbrock方法
磁性材料模拟
硅钢片的多方向电磁性能模拟
产品级方形铁心的电磁性能模拟
环形铁心产品退火前后的磁性能模拟第Ⅲ部分
Problem 21基准族和叠片内附加铁损问题研究
Problem 21基准族及电工杂散损耗模拟
叠片中附加铁损的模型实验和分析第Ⅳ部分
电磁热耦合场分析和应用脚本开发
电磁热耦合场数值求解
基于应用程序界面的脚本开发第Ⅴ部分
电力变压器工程研究及应用
变压器直流偏磁问题的工程模拟工程电磁热场相关术语
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