[發(fā)明專利]螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910559103.4
• 申請(qǐng)日: 2019-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110263464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛保全;白向華;張?zhí)煲?/a>;楊雨迎;李程;李華;朱銳;鄭博文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍陸軍裝甲兵學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京八月瓜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 馬東瑞

本發(fā)明公開(kāi)了螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法，屬于數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：建立螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，所述S1中在模型建立時(shí)，由于在長(zhǎng)直螺線管上，電流的正弦交流變化將產(chǎn)生正弦交流變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)也將產(chǎn)生變化的渦流；S2：設(shè)置螺線管中無(wú)導(dǎo)體情況下的磁場(chǎng)分布算法并求解；S3：設(shè)置螺線管中有導(dǎo)體情況下的磁場(chǎng)分布算法并求解；S4：對(duì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算后進(jìn)行分析，得出結(jié)論。本發(fā)明的分析計(jì)算方法更加科學(xué)合理，通過(guò)建立螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，并分析計(jì)算方法可以得出長(zhǎng)直螺線管中的交變磁場(chǎng)在徑向的分布是非均勻的，它不僅受變化的角頻率的影響，還與磁場(chǎng)中是否存在導(dǎo)體有關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法領(lǐng)域，具體為螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法。

背景技術(shù)

變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，變化的磁場(chǎng)分布若不受其產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響，則該電場(chǎng)一定是恒定的。由安培環(huán)路定理可知，在穩(wěn)恒電流的條件下，長(zhǎng)直螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)是均勻分布的。當(dāng)電流變化時(shí)必然導(dǎo)致管內(nèi)的磁場(chǎng)隨之變化，若由此產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)無(wú)反作用則磁場(chǎng)的分布仍將保持均勻。若要渦旋電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)無(wú)反作用即保持渦旋電場(chǎng)恒定則dB/dt必須為常數(shù)由此可見(jiàn)，磁場(chǎng)均勻分布的條件是dB/dt為常數(shù)。但是現(xiàn)有的螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法，不能快速準(zhǔn)確給出位移電流和渦旋電流對(duì)螺線管磁場(chǎng)的分布影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1：建立螺線管磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型；

S2：設(shè)置螺線管中無(wú)導(dǎo)體情況下的磁場(chǎng)分布算法并求解；

S3：設(shè)置螺線管中有導(dǎo)體情況下的磁場(chǎng)分布算法并求解；

S4：對(duì)數(shù)學(xué)模型計(jì)算后進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

優(yōu)選的，所述S1中在模型建立時(shí)，由于在長(zhǎng)直螺線管上，電流的正弦交流變化將產(chǎn)生正弦交流變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)也將產(chǎn)生變化的渦流，該電場(chǎng)將反作用于磁場(chǎng)，對(duì)磁場(chǎng)的分布產(chǎn)生影響，并且線圈中傳導(dǎo)電流的改變并不直接影響磁場(chǎng)的分布，所以只討論位移電流和渦旋電流對(duì)的分布影響，設(shè)位移電流渦旋電流補(bǔ)充以下3個(gè)本構(gòu)方程：

D＝εE 1-1

B＝μH 1-2

J＝γE 1-3。

優(yōu)選的，所述本構(gòu)方程由麥克斯韋方程得出：

優(yōu)選的，所述S2中，由于無(wú)導(dǎo)體存在，故由正弦變化得

由公式1-4取旋度，并將公式1-5，1-6，1-7代入公式1-8可得

考慮到的分布是柱對(duì)稱的，且與z無(wú)關(guān)，則取柱坐標(biāo)式，公式1-9可寫(xiě)成：

令取x＝kr代入1-10則