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http://192.168.2.249:8888篇一

工磁实验报告

实验报告

课程名称:工程电磁场数值计算 指导老师:倪光正 成绩:__________________ 实验名称: 实验类型:________________同组学生姓名:__________

一、实验内容

应用FEM解应用算题4-4,即解题要求之(3)由采用FDM改为采用FEM。

[提示]:据问题的对称性,计算场域可归结为D/2。

4-4 验证数值解。 设一长直接地金属槽,其三壁电位为零,顶盖电位

(1)该问题的数学模型——边值问题; ,如下图所示。试求:

(2)证明其解析解为。

(3

)应用有限差分法求其电位函数

的数值解,并以解析解为基准,比较说明数值解的计算精度。

b=0.6a

二、实验思路

本实验可以参考例5-3,由RQAMG进行自动剖分,生成的数据作为通用程序EMF2D的输入数据文件AGEN.DAT的主要组成内容,设置媒介特征参数CPM≈(真空的介电常数),激励源密度SD=0.0。自编强制边界条件子程序FB,设置NUMBER1为0,即可执行本题的解算过程。将所得数值解与解析解相比较,观察是否满足工程分析计算的精度要求。

三、实验步骤

(1)该问题的数学模型——边值问题;

(0<x<0.5a, 0<y<0.6a)

为了简便计算,在接下来的实验中皆把a视作1来处理,即对y

作的线性变换。

(2)证明其解析解为。

略。

(3)应用有限差分法求其电位函数的数值解,并以解析解为基准,比较说明数值解的计算精度。 使用书上附录5.2 规则平面域的自动剖分程序进行自动剖分。设定x、y方向均为15等分,则RQAMGIN.DAT所输入的原始数据信息为

1 0.00000 15 0.50000 1 0.00000 15 0.60000

由RQAMGOUT.DAT输出的数据:256(N0), 450(E0), X(N), Y(N), NODEI(E), NODEJ(E), NODEM(E)则作为通用程序EMF2D的输入数据文件AGEN.DAT的主要组成内容。关于强制边界条件,子程序FB代码如下:

SUBROUTINE FB (NX1,NY1,BNODE,BPTAL,LBN)

PARAMETER(LB=100)

PARAMETER(LND=700){http://192.168.2.249:8888}.

COMMON/XY/X(LND)

INTEGER BNODE(LB)

DIMENSION BPTAL(LB)

C LEFT BOUNDARY{http://192.168.2.249:8888}.

DO 1 I=1,NY1

BNODE(I)=I

BPTAL(I)=0.0

1 CONTINUE

C BOTTOM BOUNDARY

DO 2 J=1,NX1-1{http://192.168.2.249:8888}.

BNODE(NY1+J)=J*NY1+1

BPTAL(NY1+J)=0.0

2 CONTINUE

{http://192.168.2.249:8888}.

C TOP BOUNDARY

DO 3 M=1,NX1-1

BNODE(NY1+NX1-1+M)=(M+1)*NY1

BPTAL(NY1+NX1-1+M)=100*SIN(3.14*X((M+1)*NY1))

3 CONTINUE

{http://192.168.2.249:8888}.

LBN=NY1+2*NX1-2

RETURN

END

为与数值解相比较,输入如下代码计算每个点的解析解。

SH=100/(EXP(0.6*3.14)-EXP(-0.6*3.14))//解析解的系数

WRITE(6,612)(N,SH*SIN(3.14*X(N))*(EXP(3.14*Y(N))-EXP(-3.14*Y(N))),

*N=1,LASTND)

612 FORMAT(1X,'THE ANALYTICAL SOLUTION OF POTENTIAL--U ='/16(1X,16(I5,

*2X,F8.4)/))

四、实验数据

以上为数值解部分结果。

以上为解析解部分结果。

误差在千分之一数量级,满足工程分析计算的精度要求。

五、心得体会{http://192.168.2.249:8888}.

作为一个用Matlab都不太溜的人,现在学习用Fortran77这种上古时代的语言解决工程问题简直难如登天。平时的上机即使不懂抄抄书上的程序做做码农还是可以混过去的,可最后的大程要是光抄书还是不行。于是我花了两天从头到尾把RQAMG和EMF2D看了个遍,终于看懂并且能够修改条件、顺利debug并最终做出结果。现在回过头看其实题目真的很简单,步骤很少,代码大部分抄书,花时间这么多还是因为平时不够努力,每次上机遇到了困难也不去好好想办法解决而是逃避,在今后的学习中一定不能再犯这样的错误。

工程电磁场数值计算这门课就要结束了。我收获了很多,一是复习了上学期工程电磁场与波这门课的知识,并且理解更加深厚了些;二是切身体会到了计算机技术对于我们解决工程问题的巨大帮助,获得了这么多实实在在的数据让我很有成就感,我对学习本专业的知识,自学计算机知识的兴趣顿时高涨。由此可见,学习工程电磁场数值计算这门课对于我们电气工程学院学生益处多多,重要性是众所周知,显而易见的。

2015.11.11

附录

EMF2DOUT.DAT输出数据:

DATA STRUCTA FOR K:SL= 4336

THE NUMERICAL SOLUTION OF POTENTIAL--U =

1 0.0000 2 0.0000 3 0.0000 4 0.0000 5 0.0000 6 0.0000 7 0.0000 8 0.0000 9 0.0000 10 0.0000 11 0.0000 12 0.0000 13 0.0000 14 0.0000 15 0.0000 16 0.0000

17 0.0000 18 0.3687 19 0.7432 20 1.1294 21 1.5335 22 1.9617 23 2.4209 24 2.9183 25 3.4616 26 4.0596 27 4.7216 28 5.4580 29

6.2805 30 7.2021 31 8.2377 32 9.4061{http://192.168.2.249:8888}.

33 0.0000 34 0.8552 35 1.7239 36 2.6198 37 3.5570 38 4.5503 39 5.6154 40 6.7690 41 8.0294 42 9.4164 43 10.9519 44 12.6600 45 14.5677 46 16.7050 47 19.1051 48 21.8034

49 0.0000 50 1.2112 51 2.4416 52 3.7104 53 5.0378 54 6.4446 55 7.9531 56 9.5870 57 11.3721 58 13.3366 59 15.5113 60 17.9306 61 20.6325 62 23.6598 63 27.0599 64 30.8866

65 0.0000 66 1.5565 67 3.1376 68 4.7682 69 6.4739 70 8.2818 71 10.2203 72 12.3200 73 14.6140 74 17.1384 75 19.9331 76 23.0421 77 26.5144 78 30.4047 79 34.7749 80 39.6958

81 0.0000 82 1.9954 83 4.0223 84 6.1126 85 8.2994 86 10.6171 87 13.1022 88 15.7939 89 18.7348 90 21.9711 91 25.5539 92 29.5396 93 33.9910 94 38.9783 95 44.5795 96 50.8808

97 0.0000 98 2.3039 99 4.6442 100 7.0577 101 9.5826 102 12.2586 103 15.1280 104 18.2359 105 21.6315 106 25.3683 107 29.5051 108 34.1071 109 39.2469 110 45.0055 111 51.4735 112 58.7528

113 0.0000 114 2.5920 115 5.2249 116 7.9402 117 10.7808 118 13.7914 119 17.0195 120 20.5161 121 24.3363 122 28.5404 123 33.1945 124 38.3721 125 44.1548 126 50.6337 127 57.9112 128 66.1037

129 0.0000 130 2.9403 131 5.9270 132 9.0072 133 12.2295 134 15.6447 135 19.3067 136 23.2733 137 27.6069 138 32.3760 139 37.6557 140 43.5293 141 50.0894 142 57.4391 143 65.6941 144 74.9827

145 0.0000 146 3.1711 147 6.3923 148 9.7143 149 13.1895 150 16.8728 151 20.8223 152 25.1002 153 29.7741 154 34.9177 155 40.6120 156 46.9468 157 54.0221 158 61.9492 159 70.8530 160 80.8736

161 0.0000 162 3.3738 163 6.8008 164 10.3351 165 14.0324 166 17.9511 167 22.1530 168 26.7044 169 31.6771 170 37.1495 171 43.2079 172 49.9478 173 57.4756 174 65.9099 175 75.3837 176 86.0474

177 0.0000 178 3.5974 179 7.2516 180 11.0202 181 14.9626 182 19.1411 183 23.6216 184 28.4748 185 33.7772 186 39.6125 187 46.0727 188 53.2598 189 61.2871 190 70.2812 191 80.3835 192 91.7520

193 0.0000 194 3.7279 195 7.5146 196 11.4199 197 15.5054 198 19.8355 199 24.4785 200 29.5077 201 35.0025 202 41.0496 203 47.7443 204 55.1924 205 63.5113 206 72.8324 207 83.3023 208 95.0859

209 0.0000 210 3.8253 211 7.7110 212 11.7183 213 15.9105 214 20.3537 215 25.1181 216 30.2788 217 35.9172 218 42.1224 219 48.9922 220 56.6352 221 65.1719 222 74.7373 223 85.4823 224 97.5767

225 0.0000 226 3.9024 227 7.8663 228 11.9544 229 16.2311 230 20.7638 231 25.6242 232 30.8888 233 36.6409 234 42.9712 235 49.9795 236 57.7768 237 66.4860 238 76.2449 239 87.2082 240 99.5491

241 0.0000 242 3.9198 243 7.9014 244 12.0077 245 16.3034 246 20.8564 247 25.7384 248 31.0265 249 36.8042 250 43.1627 251 50.2024 252 58.0344 253 66.7826 254 76.5854 255 87.5986 256 100.0000

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