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内容简介
本书系统地论述了电磁场数值分析中常用的几种数值计算方法.基于工程应用的观点,阐明了各种方法的基本原理和使用要点.
全书内容包括:有限差分法,有限元法的基本原理和实施,二维等参元有限元法,三维场中的有限元法,非线性场中的有限元法,正弦时变场中的有限元法,矩量法,模拟电荷法与数值分析中的最优化方法初步等.书中有示例、框图和计算程序,可供参考.
本书适用于高等工科院校电类专业的高年级学生和研究生阅读,也可供从事电磁场研究的教师和科技工作者参考.
目录
- 序
导言
第一篇 有限差分法
第一章 有限差分法
§1-1 概述
§1-2 差分运算的基本概念
§1-3 二维场的拉普拉斯方程与泊松方程的差分格式
§1-4 差分方程组的求解
§1-5 场域边界条件与不同媒质分界面处边界条件离散化的差分格式
§1-6 圆形域的二维场计算
§1-7 轴对称场计算
§1-8 场强与电、磁积分量的计算
§1-9 示例
§1-10 时变电磁场中的有限差分法
参考文献
第二篇 有限元法
引言
第二章 有限元法的基本原理和实施
§2-1 概述
§2-2 线性边值问题的等价变分问题
§2-3 函数的分片展开、形状函数
§2-4 二维拉普拉斯方程的有限元方程
§2-5 二维泊松方程的有限元方程
§2-6 非齐次自然边界条件下的有限元方程
§2-7 轴对称场的有限元方程
§2-8 有限元方程的求解
§2-9 迦辽金有限元法
§2-10 场域的剖分
§2-11 示例
§2-12 等位线的绘制与电场强度的计算
参考文献
第三章 二维等参元有限元法
§3-1 概述
§3-2 自然坐标
§3-3 三角形单元中形状函数的构成
§3-4 四边形单元中形状函数的构成
§3-5 等参元、亚参元和超参元
§3-6 二维等参元有限元方程
§3-7 高斯积分法
§3-8 示例
参考文献
第四章 三维场中的有限元法
§4-1 概述
§4-2 三维电场的有限元方程
§4-3 三维磁场的有限元方程
§4-4 三维等参元有限元法
§4-5 示例
§4-6 有限元素的自动生成
参考文献
第五章 非线性场中的有限元法
§5-1 基本方程及其定解条件
§5-2 非线性边值问题的等价变分问题
§5-3 非线性磁场的有限元方程
§5-4 非线性媒质特性的数值逼近方法
§5-5 非线性代数方程组的求解
§5-6 示例
参考文献
第六章 时变场中的有限元法
§6-1 正弦时变场的基本方程及其定解条件
§6-2 正弦时变场边值问题的等价变分问题
§6-3 波导场的有限元方程
§6-4 二维涡流场的有限元方程
§6-5 示例
§6-6 广义代数特征值问题的求解
参考文献
第三篇 矩量法、模拟电荷法
引言
第七章 矩量法
§7-1 概述
§7-2 矩量法的基本原理
§7-3 静电场(均匀介质)中的矩量法
§7-4 静电场(分层介质)中的矩量法
§7-5 二维电场中系数矩阵的计算
§7-6 坐标变换
§7-7 使用有限元剖分的矩量法
§7-8 二维恒定磁场中的矩量法
§7-9 二维涡流场中的矩量法
§7-10 二维散射场中的矩量法
§7-11 线形天线辐射场中的矩量法
§7-12 矩量方程的求解
§7-13 整域基和分域基的转换
§7-14 示例
参考文献
第八章 模拟电荷法
§8-1 概述
§8-2 模拟电荷法
§8-3 常用模拟电荷的类型及计算公式
§8-4 计算示例
§8-5 模拟电荷法应用举例
§8-6 模拟电荷-有限元法
§8-7 模拟电荷-矩量法
参考文献
第四篇 数值分析中的最优化方法初步
第九章 无约束最优化方法
§9-1 概述
§9-2 最优化方法的理论基础
§9-3 处理无约束最优化问题的基本思想
§9-4 解无约束最优化问题的解析法
§9-5 变尺度法的计算过程及举例
§9-6 一维搜索法
§9-7 非线性最小二乘法
§9-8 用变尺度法求模拟电荷的最佳位置及其电荷值
参考文献
附录Ⅰ 有限差分法计算程序(§1-9 例1-1)
附录Ⅱ 拉普拉斯场的有限元法通用程序
(1)程序语言:ALGOL-60
(2)程序语言:FORTRAN IV
(3)程序语言:BASIC
附录Ⅲ 二维等参元有限元法通用程序
附录Ⅳ 三角元逐次细分法程序
附录Ⅴ 计算带电导板的电荷密度及电容的矩量法程序
附录Ⅵ 计算棒形电极对地电场的模拟电荷法程序