[发明专利]一种自适应自由度电磁-温度多物理场耦合分析方法

权利要求书

1.一种自适应自由度电磁-温度多物理场耦合分析方法，其特性在于，包括：

建立电工装备几何模型并进行离散，得到初始非结构网格；

完全离散后的电磁场控制方程包括，

其中，A_x、A_y、A_z、分别为矢量磁位A的x、y、z方向分量和标量电位，i、j为自由度索引，C_xx、C_xy、C_xz、C_yx、C_yy、C_yz、C_zx、C_zy、C_zz、为电磁场刚度矩阵系数，用以表征第二个下标符号代表的自由度对于第一个下标符号代表自由度方程的贡献，F_x、F_y、F_z分别为电磁场x、y、z方向载荷，D_xx、D_yy、D_zz、为右端项系数，用以表征第二个下标符号代表的自由度对于第一个下标符号代表自由度方程右端项的贡献，k+1或k为计算步数，n为各矢量磁位分量及标量电位的自由度数目；

完全离散后的温度场控制方程包括，

其中，T为温度，S_ij为温度场刚度矩阵系数，F_i为温度场载荷，λ为材料的热导率，N为权函数/插值函数，ρ为材料的密度，c为材料的比热容，Δt为时间步长，a_s为传热系数，Ω为定义域，Q_V为热源体密度，q_g为热流，T₀为环境温度，Γ₂为第二类边界，Γ₃为第三类边界，dS为定义域外表面面积的微分；

待求解的电磁-温度多物理场方程的离散表达式包括，

其中，[K₁₁({A},{T})]为电磁场刚度矩阵，为电磁场位函数向量，F₁为电磁场载荷向量，[K₂₂({T})]{T}为温度场刚度矩阵，{T}为温度向量，为温度场载荷向量；

根据物理场控制方程及分析问题的边界条件，建立电磁-温度多物理场弱耦合数值模型；

基于非结构网格单元的电磁-温度多物理场弱耦合数值模型分析有限元计算格式推导；

计算求解所述电工装备内的电磁-温度多物理场，并对数值解进行误差分析；

基于误差分析结果，调整各物理场的自由度，并根据调整结果重新求解直到数值解精度满足要求，完成分析。

2.如权利要求1所述的自适应自由度电磁-温度多物理场耦合分析方法，其特征在于：待求解的电磁场和温度场耦合关系的离散表达式包括，

其中，为损耗计算矩阵。

3.如权利要求2所述的自适应自由度电磁-温度多物理场耦合分析方法，其特征在于：所述误差分析包括基于磁场能量构建误差分析器对电磁场数值近似解进行评估，具体包括，

其中，ε为计算误差，上标e表示单元编号，下标m表示电磁场，Ve表示单元e体积，Vi表示单元i体积，dV表示单元体积微分，Bⁱ表示单元i磁通密度的数值解，B^e表示单元e磁通密度的数值解，θ表示磁阻率，NE为单元数目，B^j表示单元j磁通密度的数值解，Mⁱ表示共用节点i的单元数目，n表示单元节点数目，N^ie表示单元e的插值函数，表示单元e磁通密度真实值的评估值。

4.如权利要求1或3所述的自适应自由度电磁-温度多物理场耦合分析方法，其特征在于：对温度场数值近似解的误差进行评估包括，

其中，ε为计算误差，上标e表示单元编号，下标t表示温度场，Ve表示单元e体积，dV表示单元体积微分，q^e表示单元e热通量的数值解，表示单元e热通量真实值的评估值，k为材料的热导率。