计算多介质电场节点场强的有限元-边界元法.pdf

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1、第43卷第4期华北电力大学学报Vo1．43，No．42016年7月JournalofNoAhChinaElectricPowerUniversityJu1．，2016doi：10．3969／j．ISSN．1007—12691．2016．04．04计算多介质电场节点场强的有限元一边界元法谢裕清，李琳(华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206)摘要：为了解决节点有限元法在多介质电场计算中场域边界及介质分界面处场强计算精度不高的问题，提出了一种有限元一边界元混合算法。该算法首先应用节点有限元法计算多介质场域中的节点电位，然后将场域划分成多个单一介质的子域，子域边界处的电位

2、通过有限元法计算的节点电位映射插值得到。接下来对各个子域分别采用边界无法计算边界处的法向场强，子域内部任意位置的场强则通过边界积分方程计算得到。数值计算结果表明该法在场域边界以及分界面处节点场强的计算精度比传统的面积加权平均算法高，场域内部节点场强的计算误差也较低。所提方法不仅适合于静电场的计算问题，也适合于其它场强在介质分界面处不连续的矢量场计算问题。关键词：有Flt-'L一边界元法；多介质；介质分界面；边界场强中图分类号：TMIYt文献标识码：A文章编号：1007—2691(2016)04—0021—06FiniteElementMethod-boundaryElementMet

3、hodforCalculationofNodalElectricFieldIntensityinMulti．mediumElectricFieldXIEYuqing，LILin(StateKeyLaboratoryofAlternateElectricalPowerSystemwithRenewableEnergySources，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Afiniteelement—boundaryelementhybridmethodisproposedinthispapertos

4、olvetheproblemofinaccuracywhencalculatingthe一~lectricfieldintensityoffieldboundaryanddielectricinterfaceinthemulti-mediumelectricfieldwithnodalfiniteelernentmethod．Finiteelementmethodisfirstlyusedtocalculatethenodeelectricpotentialofthefielddomain．Then，thewholedomainisdividedintoseveralsingle—m

5、ediumsubdomainsinwhichtheboundaryelectricpoten—tialcanbecalculatedbythemappinginterpolationofnodeelectricpotentialfromtheresultoffiniteelementmethod．Next，theboundarye[ementmethodisusedtocalculatethenormalfieldintensityattheboundariesinsubdomains，andtheinteriorelectricfieldintensitywillbecalcula

6、tedbyboundaryintegralequation．Theresultsshowthatsuchcalculationmethodyieldsmoreaccurateresuhswhencalculatingthenodalelectricfieldintensityofthefieldboundaryandtheinter—facethanthetraditionalarea-weightedaveragemethod，andthecalculationerrorofthenodeintensityintheinteriorfieldisalsooflowleve1．The

7、presentedmethodcouldnotonlybeusedinthestaticelectricfield，butalsocanbeusedtosolvecalculationproblemsi．nothervectorfieldwithdiscontinuousfieldintensityinthedielectricinterface．Keywords：finiteelementmethod—boundaryelementmethod；muhi