Введение к работе
Актуальность теш
В настоящее время, наверное, трудно найти такую отрасль промышленности, в которой бы активно не применялись приборы и механизмы, работа которых основывается на использовании электромагнитных полей. Электромагнитные поля используются в громкоговорителях, электромоторах, генераторах, электро-вакуумных и электронно-оптических системах и т.д. Важный и большой класс образуют системы с постоянными магнитами (СПМ). Использование СПМ в качестве источника поля и магнитодвижущей силы, в отличие от систем на соленоидах, позволило отказаться от ряда источников питания - наиболее громоздкой части радиоэлектронного оборудования, что значительно сократило габариты и вес разнообразного радиоэлектронного оборудования. Улучшение качества постоянных магнитов послужило значительному расширению области их применения. Бурное развитие процесса компьютеризации значительно увеличило количество моделируемых вариантов приборов и актуальной стала задача численного анализа и оптимального проектирования.
Для решения задачи анализа требуется качественная математическая модель, отражающая с определенной степенью, точности моделируемое явление. Разнообразие моделей и подходов к их реализации, описанных во введении,говорит об актуальности и сложности задачи моделирования нелинейных анизотропных свойств постоянных магнитов.
Второй основной задачей исследования систем с электромагнитным полем является задача оптимального проектирования. До недавнего времени проектирование и расчет таких конструкций относилось больше к искусству, так как необходимо было иметь интуицию и воображение, основанные на большом практическом опыте. Применение теории оптимального управления к решению задачи синтеза систем с электромагнитным полем открывает большие возможности для практических приложений.
Яругам важным вопросом при анализе и оптимальном проектировании магнитных систем является автоматизация
процесса решения задачи. Она подразумевает создание проблемно-орленгироваашх систем, содержащих, с одной стороны, программные средства, обеспечивающие эффективную реализации численных алгоритмов, а с другой стороны, языковыне средства, обеспечивающие взаимодействие пользователя с ЭВМ в терминах выбранной предметной области.
Цель работы
Цель диссертационной работы заключается в построении математической модели СПМ эффективно реализуемой с помощью метода конечних элементов, виборе эффективных итерационных алгоритмов репения получающиеся нелинейных систем алгебраических уравнений; в применении теории оптимального управлення к задаче оптимального проектирования СПМ, доказательство существования решения такой задачи и построение алгоритма ее численного решения, а также в создании проблемно-ориентированной система ( ПОС РАМЗЕС ), предназначенной для моделирования широкого класса приборов на основе элзктржческих и магнитных полей.
Научная новизна
Разработаны математическая модель и алгоритм расчета квазистащюнарного магнитного поля в системах с постоянным магнитом.
Доказаны теорема существования реазния задачи оптимизации формы области для линейного и квазилинейного эллиптического уравнения состояния моделируемой системы.
Создана проблемно-ориентированная система (ПОС РАМЗЕС) для решения пирокого класса задач электрофизики.
Практическая ценность
Разработанная проблемно-ориентированная система РАМЗЕС позволяет проводить расчеты электростатических и магнитостатических полей сложных физических конструкций.
Подбор итерационных алгоритмов позволяет расчитывать магнитные поля конструкций, элементы которых находятся в разных режішах насыщения. П00 РАМЗЕС позволяет проводить оптимизацию геометрических параметров рассчитываемых приборов.
ПОС РАМЗЕС внедрен в следующих организациях СНГ: ВЭИ имени В.И.Ленина. НПО "ОРИОН". НПО им.Векшнского - все г.Москва; ПО "Электрон" г.Сумы; ВІЇЖРПА им. А.С.Попова г.Санкт-Петербург; ЕрФИ г.Ереван; ИХКиГ г.Новосибирск; Ш г.Бишкек.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 10 работ. Апробация работы
О с новіше результаты работы докладывались на научных семинарах ВЦ СО РАН, на Всесоюзных школах-семинара по пакетам прикладных программ в г.Томске(IS84) и в г.Шушенское(1986); 7ІІІ, IX Всесоюзных семинарах "Методы расчета электронно-оптических систем" в г.Санкт-Петербурге(1985) и в г.Ташкенте(1988), XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии в г.Сумы(1987), Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы вычислительной и прикладной математики" в г.Новосибирске(1987), Всесоюзном семенаре-совещании "Автоматизация проектирования и моделирования электронно-оптических систем" в г.Винница(1989), XI Всесоюзном семинаре-совещании по проблемам технологического применения мощных электронных пучков в г.Москва(1990).
Объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Основная часть работы содержит 146 страниц. В диссертации 33 рисунка. Список литературы насчитывает 94 наименования.
Похожие диссертации на Оптимизация решений нелинейных задач магнитостатики
