编辑推荐
《工程电磁场数值分析与优化设计》既可作为高等工科院校电气、电子工程学科的研究生深层次的教学或参考学习用书，也可供从事电磁场理论与应用研究的教师、科研工作者和工程技术人员阅读、参考。
目录
前言
第1章工程电磁场数值分析与优化设计的基本问题
1.1概述
1.1.1电磁场数值分析与优化设计方法的分类
1.1.2计算电磁学的研究现状与技术进步
1.2电磁场控制方程的表述
1.2.1麦克斯韦方程组
……
1.2.3场矢量和位函数的微分方程
1.2.4工程电磁场数值分析中电磁位
方程的表述
1.3边界条件
1.3.1不同媒质的分界面条件
1.3.2场域边界条件
1.3.3开域问题与空间变换
1.4基函数与权函数
1.4.1加权余量法简介
1.4.2基函数的类型
1.4.3权函数的类型
1.5线性和非线性数学规划
参考文献
第1篇工程电磁场数值分析
第2章有限元法Ⅰ（节点元）
2.1概述
2.2基于变分原理的有限元法
2.2.1古典变分法简介
2.2.2变分有限元法
2.2.3单元插值基函数的构成
2.2.4静态场泊松方程边值问题的变分有限元法
2.2.5各类边界条件的处理
2.3伽辽金有限元法
2.3.1三维涡流场分析的矢量磁位和标量电位数学模型
2.3.2标量电位的作用
2.3.3三维正弦涡流场问题的伽辽金有限元离散化
2.4三维瞬态涡流场分析
2.4.1时步法
2.4.2状态空间法
2.5计算实例
2.5.1线性正弦稳态涡流问题（TEAMWorkshop问题7）
2.5.2非线性瞬态涡流问题（TEAMWorkshop问题10）
参考文献
第3章有限元法Ⅱ（棱边元）
3.1概述（从节点元到棱边元）
3.2六面体Whitney单元插值函数的构建
3.2.1六面体Whitney单元的插值函数
3.2.2六面体Whitney单元插值函数的旋度
3.3六面体Mur单元的插值函数
3.4棱边元与节点元在三维电磁场分析中的比较
参考文献
第4章有限体积法
4.1概述
4.2有限差分法简介
4.2.1差分与差商
4.2.2截断误差
4.2.3二维泊松方程的差分离散
4.3有限体积法
4.3.1格点型有限体积法
4.3.2格心型有限体积法
4.3.3有限体积法在电磁场分析中的应用
参考文献
第5章无网格法
5.1概述
5.1.1无网格法的发展历史
5.1.2无网格法的近似函数
5.2伽辽金无单元法的基本原理和实施过程
5.2.1边值问题及其弱形式泛函
5.2.2伽辽金无单元法的形状函数
5.2.3不同媒质交界面处边界条件的处理
5.2.4离散化方程
5.2.5权函数的支撑区间
5.2.6算法验证
5.3计算实例
参考文献
第6章电磁场数值计算的后处理
6.1局部与总体电磁量的计算
6.1.1磁感应强度
6.1.2电流密度
6.1.3电感、能量与涡流损耗
6.1.4绕组磁链
6.2力与力矩的计算
6.2.1麦克斯韦应力法
6.2.2虚功原理
6.2.3节点力法
6.2.4计算实例
参考文献
第7章铁磁材料磁特性模拟与电磁场数值分析
7.1铁磁材料中电磁场计算的特点
7.2各种磁化曲线及其应用
7.2.1各种磁化曲线
7.2.2磁化曲线的表示法
7.3时谐电磁场计算中非线性媒质的磁导率
7.3.1问题的复杂性
7.3.2有效磁导率的计算
7.4各向异性问题
7.4.1结构各向异性
7.4.2材料各向异性
7.5各类磁滞模型
7.5.1Mandelung定则
7.5.2Preisach模型
7.5.3Jiles—Atherton模型
7.5.4矢量磁滞模型的新发展——考虑旋转磁化的E＆S模型
7.5.5基于二维矢量磁特性模型的电磁场数值分析方法
7.6谐波平衡有限元法
7.7时间周期有限元法
7.8表面阻抗法
7.8.1一维表面阻抗条件的导出
7.8.2对一维表面阻抗条件的修正
7.8.3饱和工作状态时的表面阻抗
7.8.4表面阻抗法的有限元模型
7.9计算实例：铁磁材料中的涡流与磁场（TEAMWorkshop问题21）
参考文献
第8章有限元离散化方程组解法的若干问题
8.1线性代数方程组的求解方法
8.2预处理共轭梯度法
8.2.1共轭梯度法简介
8.2.2预处理共轭梯度法
8.2.3ICCG法应用中的几个问题
8.2.4ICCG法的改进
8.3非线性代数方程组求解的牛顿—拉弗森法
8.3.1牛顿—拉弗森法简介
8.3.2牛顿—拉弗森法在静磁场有限元分析中的迭代格式
8.3.3时谐电磁（涡流）场有限元分析的牛顿—拉弗森法
8.4计算实例：改进的预处理共轭梯度法
参考文献
第9章提高大规模工程电磁场有限元计算效率的若干方法
9.1大规模工程电磁场有限元计算的困境
9.2子问题扰动有限元法
9.3区域分解法
9.3.1重叠区域分解法
9.3.2非重叠区域分解法
9.4并行算法的新发展——基于单元级的并行有限元法
参考文献
第2篇工程电磁场与电路系统和机械运动的耦合问题
第10章电磁场与电路系统的耦合问题
10.1概述
10.2间接场路耦合法
10.2.1二维电磁场方程与电路方程的耦合
10.2.2计算实例：笼型感应电动机稳态起动电流的计算
10.3直接场路耦合法
10.3.1直接场路耦合法的研究概况
10.3.2计算实例：变压器大电流绕组并联导线中环流损耗的计算
参考文献
第11章电磁场、电路系统与机械运动系统的耦合问题
11.1场—路—运动耦合问题的控制方程
11.2场—路—运动耦合问题分析中时间步长的控制
11.3动态有限元网格的处理
参考文献
第3篇工程电磁场优化设计
第12章工程电磁场逆问题和优化设计
12.1概述
12.2电磁场逆问题的特点和计算过程
12.3优化算法
12.4电磁场逆问题和优化设计数值分析中的特殊问题
12.5计算实例
参考文献
第13章进化类标量优化算法
13.1概述
13.2遗传算法
13.2.1遗传算法的基本原理
13.2.2遗传算法的实现
13.2.3遗传算法的改进
13.2.4算法验证
13.3模拟退火算法
13.3.1模拟退火算法的基本原理
13.3.2连续变量SA算法的收敛条件
13.3.3模拟退火算法的实现
13.3.4连续变量优化的一种实用模拟退火算法
13.3.5模拟退火算法的改进
13.3.6计算实例
13.4禁忌搜索算法
13.4.1概述
13.4.2连续变量优化设计的基本禁忌搜索算法
13.4.3一种改进的禁忌搜索算法
13.4.4禁忌搜索算法的若干改进措施
13.4.5算法验证
13.5粒子群算法
13.5.1粒子群算法的基本原理和迭代过程
13.5.2粒子群算法控制参数分析
13.5.3一种改进的粒子群优化算法
13.5.4杂交粒子群优化算法
13.5.5粒子群优化算法与遗传算法的异同点
13.5.6应用算例
13.6基于概率模型的进化算法：交叉熵算法
13.6.1交叉熵优化算法的基本原理和实施过程
13.6.2一种改进的交叉熵优化算法
13.6.3算法验证
参考文献
第14章表面响应模型及其在电磁场逆问题和优化设计分析与计算中的应用
14.1概述
14.2基于径向基函数的表面响应模型
14.2.1基本原理
14.2.2常用径向基函数及其优、缺点
14.2.3MQ径向基函数中形状参数h的选择
14.3基于移动最小二乘近似的表面响应模型
14.3.1基本原理
14.3.2权函数的选择
14.3.3MLS的函数重构能力
14.4基于紧支集径向基函数的表面响应模型
14.4.1紧支集径向基函数
14.4.2基于紧支集径向基函数的表面响应模型
14.5基于支持向量机的表面响应模型
14.6基于表面响应模型和标量进化算法相结合的快速全局优化算法
14.7采样点的产生规则
14.7.1应用模拟退火算法产生采样点
14.7.2均匀网格取点法
14.7.3随机智能取点法
14.8模型验证
参考文献
第15章矢量进化算法
15.1概述
15.2矢量（多目标）优化问题的基本概念和术语
15.2.1理想最优解或绝对最优解
15.2.2优势解、非支配解和Pareto最优解
15.3多目标优化问题适值计算机制和方法
15.3.1原始方法
15.3.2非基于Pareto意义的矢量方法
15.3.3基于Pareto最优解的方法
15.4适值共享和种群多样性
15.5矢量进化算法的实现
15.5.1优等群体的引入及其更新规则
15.5.2适值计算方法
15.5.3适值共享
15.5.4个体总适值
15.5.5计算实例
15.6多维多目标进化算法：多重单目标Pareto采样算法
15.6.1多重单目标Pareto采样算法的基本原理
15.6.2改进的多重单目标Pareto采样算法
参考文献
第16章鲁棒优化设计理论与方法
16.1概述
16.2鲁棒优化设计的基本概念和术语
16.2.1参数不确定性与扰动
16.2.2可行解与解的性能
16.2.3鲁棒优化与鲁棒控制
16.2.4鲁棒解与鲁棒优化设计
16.2.5鲁棒性能与鲁棒性能度
16.2.6工程设计问题的不确定性
16.3不可控参数或设计参数的扰动
16.3.1随机概率密度分布扰动
16.3.2不确定性参数集合
16.4鲁棒优化设计方法
16.4.1敏感度分析方法
16.4.2随机概率鲁棒优化设计方法
16.4.3非概率鲁棒优化设计方法
16.4.4约束函数鲁棒优化的概率设计方法
16.5电磁场逆问题鲁棒优化的数学模型
16.6鲁棒优化设计若干关键技术
16.6.1多项式混沌及其应用
16.6.2鲁棒性能参数计算新机制
16.6.3兼具鲁棒和全局寻优的优化求解策略
16.7电磁场逆问题鲁捧优化进化算法
16.7.1粒子群鲁棒优化算法
16.7.2应用实例
参考文献
第17章电磁场优化设计的最新进展——拓扑优化设计
参考文献
附录
附录A求解稀疏对称方程组的ICCG法源程序
附录B简单禁忌搜索算法程序
附录c简单一维伽辽金无单元法程序
文摘
版权页：
插图：
截断法是一种基于直觉判断的方法。通常凭经验先确定一个距离研究者感兴趣的中心区域较远的边界，在边界上给定无限远边界条件，采用一种数值算法求得该边界所包围场域中场矢量的解答，在这一解答的基础上计算出与能量有关的积分量，例如电感、电容或总的电磁能；再改变求解区域的大小，将所设定的边界扩大，重复上述计算过程；比较不同求解区域情况下计算所得的相应积分量，当该积分量的相对误差小于给定值时，即可认为当前设定的边界距离中心区域已经足够远，作为无限远边界得到的解答已足够精确。根据经验，通常认为对开域问题所设定的无限远边界到电磁装置中心的距离至少应为该电磁装置外表面到中心最远距离的5倍。由此可见，上述方法需要多次进行场的计算，且计算区域包含了较大的研究者并不关注的空间。
《工程电磁场数值分析与优化设计》既可作为高等工科院校电气、电子工程学科的研究生深层次的教学或参考学习用书，也可供从事电磁场理论与应用研究的教师、科研工作者和工程技术人员阅读、参考。
目录
前言
第1章工程电磁场数值分析与优化设计的基本问题
1.1概述
1.1.1电磁场数值分析与优化设计方法的分类
1.1.2计算电磁学的研究现状与技术进步
1.2电磁场控制方程的表述
1.2.1麦克斯韦方程组
……
1.2.3场矢量和位函数的微分方程
1.2.4工程电磁场数值分析中电磁位
方程的表述
1.3边界条件
1.3.1不同媒质的分界面条件
1.3.2场域边界条件
1.3.3开域问题与空间变换
1.4基函数与权函数
1.4.1加权余量法简介
1.4.2基函数的类型
1.4.3权函数的类型
1.5线性和非线性数学规划
参考文献
第1篇工程电磁场数值分析
第2章有限元法Ⅰ（节点元）
2.1概述
2.2基于变分原理的有限元法
2.2.1古典变分法简介
2.2.2变分有限元法
2.2.3单元插值基函数的构成
2.2.4静态场泊松方程边值问题的变分有限元法
2.2.5各类边界条件的处理
2.3伽辽金有限元法
2.3.1三维涡流场分析的矢量磁位和标量电位数学模型
2.3.2标量电位的作用
2.3.3三维正弦涡流场问题的伽辽金有限元离散化
2.4三维瞬态涡流场分析
2.4.1时步法
2.4.2状态空间法
2.5计算实例
2.5.1线性正弦稳态涡流问题（TEAMWorkshop问题7）
2.5.2非线性瞬态涡流问题（TEAMWorkshop问题10）
参考文献
第3章有限元法Ⅱ（棱边元）
3.1概述（从节点元到棱边元）
3.2六面体Whitney单元插值函数的构建
3.2.1六面体Whitney单元的插值函数
3.2.2六面体Whitney单元插值函数的旋度
3.3六面体Mur单元的插值函数
3.4棱边元与节点元在三维电磁场分析中的比较
参考文献
第4章有限体积法
4.1概述
4.2有限差分法简介
4.2.1差分与差商
4.2.2截断误差
4.2.3二维泊松方程的差分离散
4.3有限体积法
4.3.1格点型有限体积法
4.3.2格心型有限体积法
4.3.3有限体积法在电磁场分析中的应用
参考文献
第5章无网格法
5.1概述
5.1.1无网格法的发展历史
5.1.2无网格法的近似函数
5.2伽辽金无单元法的基本原理和实施过程
5.2.1边值问题及其弱形式泛函
5.2.2伽辽金无单元法的形状函数
5.2.3不同媒质交界面处边界条件的处理
5.2.4离散化方程
5.2.5权函数的支撑区间
5.2.6算法验证
5.3计算实例
参考文献
第6章电磁场数值计算的后处理
6.1局部与总体电磁量的计算
6.1.1磁感应强度
6.1.2电流密度
6.1.3电感、能量与涡流损耗
6.1.4绕组磁链
6.2力与力矩的计算
6.2.1麦克斯韦应力法
6.2.2虚功原理
6.2.3节点力法
6.2.4计算实例
参考文献
第7章铁磁材料磁特性模拟与电磁场数值分析
7.1铁磁材料中电磁场计算的特点
7.2各种磁化曲线及其应用
7.2.1各种磁化曲线
7.2.2磁化曲线的表示法
7.3时谐电磁场计算中非线性媒质的磁导率
7.3.1问题的复杂性
7.3.2有效磁导率的计算
7.4各向异性问题
7.4.1结构各向异性
7.4.2材料各向异性
7.5各类磁滞模型
7.5.1Mandelung定则
7.5.2Preisach模型
7.5.3Jiles—Atherton模型
7.5.4矢量磁滞模型的新发展——考虑旋转磁化的E＆S模型
7.5.5基于二维矢量磁特性模型的电磁场数值分析方法
7.6谐波平衡有限元法
7.7时间周期有限元法
7.8表面阻抗法
7.8.1一维表面阻抗条件的导出
7.8.2对一维表面阻抗条件的修正
7.8.3饱和工作状态时的表面阻抗
7.8.4表面阻抗法的有限元模型
7.9计算实例：铁磁材料中的涡流与磁场（TEAMWorkshop问题21）
参考文献
第8章有限元离散化方程组解法的若干问题
8.1线性代数方程组的求解方法
8.2预处理共轭梯度法
8.2.1共轭梯度法简介
8.2.2预处理共轭梯度法
8.2.3ICCG法应用中的几个问题
8.2.4ICCG法的改进
8.3非线性代数方程组求解的牛顿—拉弗森法
8.3.1牛顿—拉弗森法简介
8.3.2牛顿—拉弗森法在静磁场有限元分析中的迭代格式
8.3.3时谐电磁（涡流）场有限元分析的牛顿—拉弗森法
8.4计算实例：改进的预处理共轭梯度法
参考文献
第9章提高大规模工程电磁场有限元计算效率的若干方法
9.1大规模工程电磁场有限元计算的困境
9.2子问题扰动有限元法
9.3区域分解法
9.3.1重叠区域分解法
9.3.2非重叠区域分解法
9.4并行算法的新发展——基于单元级的并行有限元法
参考文献
第2篇工程电磁场与电路系统和机械运动的耦合问题
第10章电磁场与电路系统的耦合问题
10.1概述
10.2间接场路耦合法
10.2.1二维电磁场方程与电路方程的耦合
10.2.2计算实例：笼型感应电动机稳态起动电流的计算
10.3直接场路耦合法
10.3.1直接场路耦合法的研究概况
10.3.2计算实例：变压器大电流绕组并联导线中环流损耗的计算
参考文献
第11章电磁场、电路系统与机械运动系统的耦合问题
11.1场—路—运动耦合问题的控制方程
11.2场—路—运动耦合问题分析中时间步长的控制
11.3动态有限元网格的处理
参考文献
第3篇工程电磁场优化设计
第12章工程电磁场逆问题和优化设计
12.1概述
12.2电磁场逆问题的特点和计算过程
12.3优化算法
12.4电磁场逆问题和优化设计数值分析中的特殊问题
12.5计算实例
参考文献
第13章进化类标量优化算法
13.1概述
13.2遗传算法
13.2.1遗传算法的基本原理
13.2.2遗传算法的实现
13.2.3遗传算法的改进
13.2.4算法验证
13.3模拟退火算法
13.3.1模拟退火算法的基本原理
13.3.2连续变量SA算法的收敛条件
13.3.3模拟退火算法的实现
13.3.4连续变量优化的一种实用模拟退火算法
13.3.5模拟退火算法的改进
13.3.6计算实例
13.4禁忌搜索算法
13.4.1概述
13.4.2连续变量优化设计的基本禁忌搜索算法
13.4.3一种改进的禁忌搜索算法
13.4.4禁忌搜索算法的若干改进措施
13.4.5算法验证
13.5粒子群算法
13.5.1粒子群算法的基本原理和迭代过程
13.5.2粒子群算法控制参数分析
13.5.3一种改进的粒子群优化算法
13.5.4杂交粒子群优化算法
13.5.5粒子群优化算法与遗传算法的异同点
13.5.6应用算例
13.6基于概率模型的进化算法：交叉熵算法
13.6.1交叉熵优化算法的基本原理和实施过程
13.6.2一种改进的交叉熵优化算法
13.6.3算法验证
参考文献
第14章表面响应模型及其在电磁场逆问题和优化设计分析与计算中的应用
14.1概述
14.2基于径向基函数的表面响应模型
14.2.1基本原理
14.2.2常用径向基函数及其优、缺点
14.2.3MQ径向基函数中形状参数h的选择
14.3基于移动最小二乘近似的表面响应模型
14.3.1基本原理
14.3.2权函数的选择
14.3.3MLS的函数重构能力
14.4基于紧支集径向基函数的表面响应模型
14.4.1紧支集径向基函数
14.4.2基于紧支集径向基函数的表面响应模型
14.5基于支持向量机的表面响应模型
14.6基于表面响应模型和标量进化算法相结合的快速全局优化算法
14.7采样点的产生规则
14.7.1应用模拟退火算法产生采样点
14.7.2均匀网格取点法
14.7.3随机智能取点法
14.8模型验证
参考文献
第15章矢量进化算法
15.1概述
15.2矢量（多目标）优化问题的基本概念和术语
15.2.1理想最优解或绝对最优解
15.2.2优势解、非支配解和Pareto最优解
15.3多目标优化问题适值计算机制和方法
15.3.1原始方法
15.3.2非基于Pareto意义的矢量方法
15.3.3基于Pareto最优解的方法
15.4适值共享和种群多样性
15.5矢量进化算法的实现
15.5.1优等群体的引入及其更新规则
15.5.2适值计算方法
15.5.3适值共享
15.5.4个体总适值
15.5.5计算实例
15.6多维多目标进化算法：多重单目标Pareto采样算法
15.6.1多重单目标Pareto采样算法的基本原理
15.6.2改进的多重单目标Pareto采样算法
参考文献
第16章鲁棒优化设计理论与方法
16.1概述
16.2鲁棒优化设计的基本概念和术语
16.2.1参数不确定性与扰动
16.2.2可行解与解的性能
16.2.3鲁棒优化与鲁棒控制
16.2.4鲁棒解与鲁棒优化设计
16.2.5鲁棒性能与鲁棒性能度
16.2.6工程设计问题的不确定性
16.3不可控参数或设计参数的扰动
16.3.1随机概率密度分布扰动
16.3.2不确定性参数集合
16.4鲁棒优化设计方法
16.4.1敏感度分析方法
16.4.2随机概率鲁棒优化设计方法
16.4.3非概率鲁棒优化设计方法
16.4.4约束函数鲁棒优化的概率设计方法
16.5电磁场逆问题鲁棒优化的数学模型
16.6鲁棒优化设计若干关键技术
16.6.1多项式混沌及其应用
16.6.2鲁棒性能参数计算新机制
16.6.3兼具鲁棒和全局寻优的优化求解策略
16.7电磁场逆问题鲁捧优化进化算法
16.7.1粒子群鲁棒优化算法
16.7.2应用实例
参考文献
第17章电磁场优化设计的最新进展——拓扑优化设计
参考文献
附录
附录A求解稀疏对称方程组的ICCG法源程序
附录B简单禁忌搜索算法程序
附录c简单一维伽辽金无单元法程序
文摘
版权页：
插图：
截断法是一种基于直觉判断的方法。通常凭经验先确定一个距离研究者感兴趣的中心区域较远的边界，在边界上给定无限远边界条件，采用一种数值算法求得该边界所包围场域中场矢量的解答，在这一解答的基础上计算出与能量有关的积分量，例如电感、电容或总的电磁能；再改变求解区域的大小，将所设定的边界扩大，重复上述计算过程；比较不同求解区域情况下计算所得的相应积分量，当该积分量的相对误差小于给定值时，即可认为当前设定的边界距离中心区域已经足够远，作为无限远边界得到的解答已足够精确。根据经验，通常认为对开域问题所设定的无限远边界到电磁装置中心的距离至少应为该电磁装置外表面到中心最远距离的5倍。由此可见，上述方法需要多次进行场的计算，且计算区域包含了较大的研究者并不关注的空间。
| ISBN | 7111563409,9787111563402 |
|---|---|
| 出版社 | 机械工业出版社 |
| 作者 | 谢德馨 |
| 尺寸 | 16 |