The Finite Element Method for Electromagnetic Modeling pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-ISTE

作者:Meunier, Gérard 编

出品人:

页数:832

译者:

出版时间:2008-11-10

价格:USD 245.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781848210301

丛书系列:

图书标签:

有限元方法
电磁场
电磁建模
数值分析
计算电磁学
工程电磁学
Maxwell方程
数值计算
电磁兼容性
天线设计

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具体描述

Written by specialists of modeling in electromagnetism, this book provides a comprehensive review of the finite element method for low frequency applications. Fundamentals of the method as well as new advances in the field are described in detail.

Chapters 1 to 4 present general 2D and 3D static and dynamic formulations by the use of scalar and vector unknowns and adapted interpolations for the fields (nodal, edge, face or volume).

Chapter 5 is dedicated to the presentation of different macroscopic behavior laws of materials and their implementation in a finite element context: anisotropy and hysteretic properties for magnetic sheets, iron losses, non-linear permanent magnets and superconductors.

More specific formulations are then proposed: the modeling of thin regions when finite elements become misfit (Chapter 6), infinite domains by using geometrical transformations (Chapter 7), the coupling of 2D and 3D formulations with circuit equations (Chapter 8), taking into account the movement, particularly in the presence of Eddy currents (Chapter 9) and an original approach for the treatment of geometrical symmetries when the sources are not symmetric (Chapter 10).

Chapters 11 to 13 are devoted to coupled problems: magneto-thermal coupling for induction heating, magneto-mechanical coupling by introducing the notion of strong and weak coupling and magneto-hydrodynamical coupling focusing on electromagnetic instabilities in fluid conductors.

Chapter 14 presents different meshing methods in the context of electromagnetism (presence of air) and introduces self-adaptive mesh refinement procedures. Optimization techniques are then covered in Chapter 15, with the adaptation of deterministic and probabilistic methods to the numerical finite element environment.

Chapter 16 presents a variational approach of electromagnetism, showing how Maxwell equations are derived from thermodynamic principles.

《电磁学建模与计算：一种现代视角》本书旨在为读者提供一个理解和应用现代计算方法解决复杂电磁学问题的全面指南。我们将深入探讨电磁场的基本原理，并重点介绍如何利用强大的数值技术来模拟和分析各种实际场景。核心内容概述：电磁场理论基础回顾：我们将从麦克斯韦方程组出发，建立读者对电磁场行为的基本认识。这部分内容将涵盖矢量微积分、微分方程在电磁学中的应用，以及电磁势的概念。重点在于理解波动方程的推导及其物理意义，为后续的数值方法奠定理论基础。数值计算方法导论：本书的核心将围绕各种主流的数值计算方法展开。我们将详细介绍并比较几种关键技术，包括：有限差分法 (Finite Difference Method, FDM)：这种方法通过将连续的微分方程近似为代数方程组来求解。我们将探讨其基本思想、离散化技术、网格生成、边界条件的处理以及收敛性和稳定性的分析。有限体积法 (Finite Volume Method, FVM)： FVM在守恒方程的数值求解方面表现出色。我们将学习如何对控制体积内的积分形式方程进行离散化，并讨论其在处理非结构化网格和复杂几何形状时的优势。谱方法 (Spectral Methods)：这种方法利用全局函数（如傅里叶级数或切比雪夫多项式）来近似解。我们将探讨其在高精度求解问题中的潜力，并讨论其适用的场景和局限性。高级建模技术与应用：在掌握了基本数值方法后，我们将进一步探讨更高级的建模技术，并将其应用于具体的电磁学问题。电磁波传播模拟：学习如何利用数值方法模拟平面波、柱面波和球面波的传播，以及波在不同介质中的反射、折射和衍射现象。天线设计与分析：探讨如何对各种类型的天线（如偶极子天线、缝隙天线、阵列天线等）进行电磁建模，预测其辐射方向图、阻抗匹配和增益等关键参数。微波电路与器件仿真：介绍如何对传输线、耦合器、滤波器等微波元件进行电磁仿真，优化其性能和集成设计。散射与吸波材料分析：模拟电磁波与障碍物之间的相互作用，分析散射截面积，并探讨吸波材料的设计原则和性能评估。电磁兼容性 (EMC) 问题：涉及电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的分析，为电子设备的设计提供电磁兼容性保障。数值算法的实现与优化：本书将不仅仅停留在理论层面，还将提供关于数值算法实现细节的指导。网格生成技术：介绍结构化和非结构化网格的生成方法，以及如何处理复杂的三维几何。求解器实现：讨论直接法和迭代法的选择，以及稀疏矩阵的存储和求解技术。并行计算：介绍如何利用多核处理器和分布式计算来加速大规模电磁仿真。后处理与可视化：讲解如何对仿真结果进行有效的后处理，生成电磁场分布图、 S参数曲线等，并进行三维可视化分析。软件工具的介绍与实践：虽然本书侧重于算法和理论，但也会提及一些在电磁建模领域常用的商业和开源软件工具，并提供一些简单的示例，帮助读者将所学知识付诸实践。本书的特点：理论与实践并重：紧密结合电磁场理论，深入浅出地讲解各种数值方法的原理和推导过程，同时通过丰富的实例展示这些方法在实际工程中的应用。现代计算视角：关注当前电磁建模领域的前沿技术和发展趋势，介绍高效、精确的计算方法。系统性与全面性：从基础理论到高级应用，为读者构建一个完整的电磁建模知识体系。清晰的逻辑结构：内容组织条理清晰，层层递进，方便读者理解和学习。面向对象：适合从事通信、电子、微波、射频、光学、材料科学等领域的研究人员、工程师以及对电磁建模感兴趣的在校学生。通过阅读本书，读者将能够深刻理解电磁现象的本质，掌握使用先进数值技术解决复杂电磁问题的能力，从而在各自的研究和工程领域取得更大的成就。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚进入电磁仿真领域的新手，我常常感到眼花缭乱，不知道从何入手。市面上有很多关于电磁仿真的软件教程，但它们往往停留在操作层面，对于背后的原理讲解得比较少。我一直在寻找一本能够让我理解“为什么”的书，而不仅仅是“怎么做”。这本书的题目，让我看到了希望。我设想这本书会从有限元方法的基本概念讲起，用清晰易懂的语言解释离散化、插值、积分等核心步骤。我希望能通过这本书，理解为什么有限元方法能够如此有效地近似连续场，以及它的精度是如何保证的。对于初学者来说，理解这些基础理论至关重要。我期待书中能有一些图示和简单的算例，来帮助我直观地理解这些抽象的概念。如果书中能介绍一些常用的有限元软件（例如COMSOL，HFSS，CST等）如何基于有限元方法实现电磁仿真，或者提供一些入门级的仿真流程演示，那就更完美了。我相信，通过这本书的学习，我能够建立起扎实的有限元理论基础，并且更有信心去掌握和运用各种电磁仿真工具。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过一些关于电磁学的入门书籍，但总觉得在解决实际工程问题时，理论与实践之间存在着一道鸿沟。特别是当涉及到那些几何形状复杂、材料性质多变的电磁器件时，传统的解析方法就显得力不从心了。我一直听说有限元法是解决这类问题的利器，但一直苦于没有一本既系统又深入浅出的教材来引导我。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的知识空白。我设想书中会详细阐述有限元法的数学原理，比如如何构建单元、如何选择插值函数，以及如何求解大型线性方程组。更重要的是，我期待它能提供大量的工程实例，将抽象的理论与实际的电磁建模问题紧密结合起来。比如，书中是否会讲解如何使用有限元法来分析微波器件的散射参数，或者如何模拟天线的辐射效率？我希望这本书能够教会我如何搭建模型、设置仿真参数，并最终解读和优化仿真结果。如果书中还能提供一些关于不同有限元方法的比较和选择建议，那就更好了。我相信，通过学习这本书，我能够大大提升解决复杂电磁问题的能力，并在我的工程实践中取得突破。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，那深邃的蓝色背景和简洁的银色字体，瞬间就勾起了我对电磁建模领域的好奇心。我一直对如何用数学的语言去描述和预测电磁现象充满兴趣，而“有限元方法”这个词本身就带着一种严谨和力量感，暗示着解决复杂问题的能力。想象一下，这本书就像一把钥匙，能够解锁那些用传统解析方法难以企及的电磁世界。我尤其期待它能深入浅出地讲解有限元法的核心思想，比如离散化、基函数选取、弱形式的推导以及边界条件的施加。我知道有限元方法在解决各种电磁问题上有着广泛的应用，从天线设计到光波导，再到麦克斯韦方程组的数值求解，这本书应该会提供非常实用的指导。我对书中可能包含的算法实现细节也充满期待，比如如何将理论转化为可执行的代码，以及在实际应用中可能遇到的各种挑战和优化技巧。这本书的出现，对于那些想要深入理解电磁场和电磁波行为，并希望掌握先进数值模拟技术的工程师和研究人员来说，无疑是一份宝贵的资源。我迫不及待地想翻开它，开始我的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

我对电磁场理论有着深厚的兴趣，尤其关注其在现代科技中的应用，例如通信、医疗、能源等领域。随着技术的发展，电磁问题的复杂性也在不断增加，这促使人们不断探索更强大的数值计算方法。有限元方法以其良好的收敛性和灵活性，在解决复杂几何和材料问题的能力上表现出色，因此，一本专注于此方法的电磁建模书籍，对我而言意义非凡。我期望这本书能深入探讨高阶有限元方法、不连续Galerkin方法等更先进的技术，以及它们在提高计算精度和效率方面的优势。同时，我也对书中关于如何处理开放边界问题（如使用无限元或完全匹配层PML）的论述很感兴趣，因为这在很多实际的电磁仿真中是不可避免的挑战。如果书中还能包含一些关于电磁兼容性（EMC）、电磁干扰（EMI）等特定应用场景的案例研究，并展示有限元方法是如何应用于分析和解决这些问题的，那将极大拓展我的视野。这本书的深度和广度，对我进一步探索和研究电磁建模领域，将提供宝贵的理论支撑和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

在学术界，对于解决偏微分方程的数值方法的研究一直是一个热门领域，而有限元方法无疑是其中最重要且应用最广泛的方法之一。这本书的题目直指“电磁建模”，这说明它将有限元方法专门应用于电磁学领域，这对我这样的科研工作者来说，具有极大的吸引力。我推测书中会涉及麦克斯韦方程组在不同域（频域、时域）下的弱形式表述，以及如何将其转化为有限元方程组。我对书中可能介绍的网格划分策略和自适应网格技术尤为感兴趣，因为这直接关系到计算的精度和效率。我希望能在这本书中找到关于如何处理复杂边界条件，例如PEC、PMC、阻抗边界条件等，在有限元框架下的具体实现方法。此外，对于求解大规模线性系统，书中是否会探讨一些高效的迭代求解器，或者并行计算策略？在物理建模方面，我希望书中能够覆盖到各种常见的电磁现象，比如散射、衍射、辐射、导行等，并展示有限元方法是如何精确地捕捉这些现象的。这本书的价值，不仅仅在于它提供了解决问题的工具，更在于它能帮助我们深入理解物理现象背后的数学本质，从而推动电磁学理论和应用的发展。

评分☆☆☆☆☆