三维电场的仿真数值计算是电力工程实际衡量电气设备是否符合标准的重要研究方法,曲面边界元算法具有精度高求解快的优势,但仿真数值计算精度与模型网格的选择和密度有密切关系,相关研究较少,已公开发表的研究成果中数值计算的网格划分大多靠经验,缺少对应精度要求的网格剖分规范用以参照。利用实物模型电容数值的测量结果作为基准解,分析不同网格下曲面边界元法计算精度,给出不同模型一般化网格剖分规则。基于坐标系变换的曲面边界元法以曲面单元离散求解的模型表面,可以减少平面单元的拟合误差。针对不同坐标变换下的不同类型导体曲面,需要根据其算法和几何特性分别细化网格划分的讨论,得出针对不同导体面的一般化网格剖分规范,作为边界元法长期应用和发展的计算参照。对球面划分不同区域分别进行三角形网格和四边形网格剖分,得出曲面四边形网格精度更具优势的结论。由球面剖分极点的限制,球面剖分必须考虑曲面三角形单元,进一步对不同网格剖分面积和密度进行控制,细化讨论不同区域网格对仿真计算精度的影响,得出并非四边形剖分范围越大计算精度越好的结论,给出球面模型兼顾计算内存及计算时间下的剖分方法。讨论了不同极点位置对球面积分的影响,结论可以广泛应用于工程实践;对柱面划分为上下底面、倒角曲面、柱面三个部分剖分,分别改变柱面圆周线的网格尺寸和柱面沿准线方向长度单元尺寸,对柱体全表面进行曲面四边形网格剖分及边界元积分计算。得出结论柱面沿准线方向单元长度对积分精度影响较大,给出不同精度要求下柱体的一般化剖分规则;对圆环面分别改变主环单元角度和管径单元角度进行不同的曲面四边形网格剖分,讨论影响计算精度的主要因素,给出不同精度要求下圆环体的一般化剖分规则。“部分电容”测量实验是电磁场基础课程的主要实验之一,在开发实测实验基础上,根据曲面边界元算法及得出的各导体剖分方法编写多导体“部分电容”计算程序,开发了多导体“部分电容”仿真实验系统,以实测实验与仿真实验相结合的形式,检验边界元算法的准确性,实现理解多导体“部分电容”概念的教学目的。目前已开发的实验装置多导体系统封闭性较强,不利于学生形象直观地建立电容及静电场概念,利用电力工程中真实的均压环进行模型简化,直观地建立了多导体部分电容系统,并设计了并联电容等效放大电路,由“场”的概念过渡到“路”的概念,场路结合加深理解的同时,解决了电荷测量实验仪器指针摆动较小的实验精度问题。首次提出部分电容测量直接计算公式,解决了以往测量实验需要求解多元高次方程组的问题。