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电器电场有限元精细求解器研究
电器电场有限元精细求解器研究
随着现代电子技术和信息技术的迅速发展，电器设备的电场计算和仿真分析逐渐成为电气工程研究领域中的一项重要工作。电场有限元法作为一种有效的计算电气设备电场分布的工具得到了广泛应用，然而在实际应用过程中，由于计算精度及计算效率等问题，不断有人尝试改进并提高其计算质量，其中精细求解器的研究得到了较好的效果。
1.电器电场有限元方法简述
电器设备的电场计算一般采用有限元法，有限元法是一种通过离散化求解偏微分方程组的方法，将计算区域离散化成有限个小单元，在小单元内求解方程组。电场有限元法的核心思想是在电器设备中以空间单元为基本单元，把模型分割成许多单元，每个单元内的电场分布都称为“局部场”（元场）。利用所建立的有限元模型，通过数值方法求得每个单元的电场分布，再通过一定方式连接成整个大场，从而得到整个模型的电场分布。得到稳态电场分布之后，可以进行计算各种参数、分析绝缘性能、设计电气设备等。
2.精细求解器的研究及其作用
由于电器设备的实际结构和初始参数均存在一定误差，因此就要求解仿真计算误差小，计算结果精度高。针对这个问题，精细求解器就应运而生。精细求解器是基于有限元方法所研制出的扩展计算技术，用于提高电场有限元法求解精度，降低计算误差。精细求解器一般包括三个部分：预处理器、求解器和后处理器。
预处理器主要是对有限元模型进行验证和准备，对模型进行预处理，如构成几何网格、建立单元等，同时还有利用预处理器对模型进行分割和网格划分，使分割后的单元相互之间具有较好的连续性和协调性，使得网格划分趋于特殊，尽可能减小计算误差。
求解器主要是利用离散化方法求出所需计算量的“解向量”，精细求解器则是求解更为精细的“解向量”，通过增加所需求解量等因素减少计算误差，从而揭示出问题更为深层次的特性。
后处理器则是对所求得的数据结果进行输出和处理，并进行分析。后处理过程的目的是将模拟数据转化为可视化的、实际意义的数据结果。
3.精细求解器的应用案例
目前，精细求解器已经得到了广泛的应用，特别是在电器设备领域。例如，精细求解器在高电场场区计算中发挥着重要的作用，可有效降低计算误差。在电器设备的设计过程中，精细求解器可帮助优化电器的内部结构，使之能够长期化地运行。
通过一些应用案例，我们可以更直观地感受到精细求解器的重要性。例如，某公司在一台高压变压器的设计过程中，需要进行电场仿真计算。在采用常规方法进行计算时，误差比较大。但通过对精细求解器的应用，计算误差得以降低，最终得到的计算结果更加准确，使得该变压器的设计更加合理和可靠。
4.总结
精细求解器是在原有有限元方法的基础上进行扩展的计算技术，针对电气设备电场计算中计算误差大、计算精度不高等问题所研制而成，提高了大场问题的精度。当前，在电气设备的设计和改进中，精细求解器在计算和仿真方面的应用更加广泛，为电气设备的可靠运行和长期使用提供了正确的数值模拟，发挥着至关重要的作用，其应用前景非常广阔。