用于涡流计算的分解区域有限元法研究及其在磁光成像仿真中的应用

本项目提出一个新的涡流计算方法，即分解区域有限元法。该方法针对现有有限元法将所有物体（导体和磁性材料）同置于一个求解区域中导致的网格划分费时费力、占用大量内存、求解时间长的三大缺点，将整个仿真问题分解成若干个较小的求解区域进行求解，从而成为一个灵活、高效的计算方法，有望成为国际低频电磁场计算领域的一个重要突破，具有很强的创新性。本方法特别适合包含多个物体的涡流计算问题，对涡流无损检测、电机等领域的科学研究具有重要意义。本研究成果的一个重要应用就是仿真用于检测包含铆钉和多层铝板的飞机蒙皮结构的磁光成像无损检测技术，并可用于开发商用磁光成像仿真软件。

本项目针对包含多个物体的涡流计算问题，提出一种分解区域有限元法。该方法将求解区域分解成若干个子域，每个子域包含部分物体。每个子域单独进行网格剖分。该方法具有网格剖分简单，占用内存少，求解效率高的优点，而且特别适合于物体间相对位置随时间改变的仿真问题，这种情况下不需要像传统有限元分析方法那样重新进行网格剖分，并重新产生和预处理刚度矩阵。本项目将此方法应用于使用磁芯线圈扫描的涡流检测的仿真，极大地提高了仿真效率，使涡流检测的计算机仿真更具实际意义。