【摘要】：磁場位形在托卡馬克聚變實驗研究中有著至關重要的作用。鐵芯托卡馬克裝置中，鐵芯的存在使得磁場分布的計算難度相對增加。為方便計算，建立了一些二維解析鐵芯模型。這些模型由于前提假設的不同而給磁場分布的計算帶來了不同的邊界條件，因而得到的磁場分布計算結(jié)果與實際情況有所偏差。為了獲得鐵芯托卡馬克的極向磁場三維分布，建立了帶鐵芯的極向磁場線圈三維數(shù)值模型，計算鐵芯托卡馬克的三維磁場，并與不同鐵芯模型的磁場計算結(jié)果進行比較。從而研究鐵芯托卡馬克的三維磁場的極向分量在環(huán)向上的不對稱性。 J-TEXT托卡馬克三維磁場分布不僅包括極向磁場，同時還要縱向磁場。理想的托卡馬克縱場是環(huán)向均勻的，但是由于線圈之間存在的間隙導致縱場在環(huán)向存在變化，即縱場波紋，縱場紋波對等離子體約束性能有很大影響。因此準確建立了J-TEXT托卡馬克的縱向磁場線圈系統(tǒng)，從而更精確地計算縱場的波紋度，并研究縱場線圈系統(tǒng)的其他特點。 為了最大化地利用關于鐵芯條件下的極向磁場和縱場線圈系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場的研究成果，并更好地研究托卡馬克磁面，設計了普適的磁力線追蹤程序。導入磁場分布數(shù)據(jù)庫即可通過磁力線追蹤的原理繪制起始點所在磁面。利用該程序?qū)Ρ攘私o不同線圈通電情況下的磁面異同。 本工作通過有限元分析法，建立了帶鐵芯的極向磁場線圈系統(tǒng)和縱場線圈系統(tǒng)的有限元模型。利用它們對單獨通入不同線圈組電流情況下的磁場分布進行了有限元計算并導出一定分辨率條件下部分空間內(nèi)所有點的磁場，從而建立了若干三維磁場分布數(shù)據(jù)庫。由于磁場可以線性疊加，在一定的近似條件下，這些數(shù)據(jù)庫所存儲的磁場可以相互組合成不同放電條件時的三維磁場分布。最后利用這些數(shù)據(jù)庫組成的磁場分布，測試了基于四階龍格庫塔法編寫的磁力線追蹤程序，直觀地考察了不同的條件對磁力線及磁面的影響。
【圖文】：

D 方式主要有三種：磁感應強度、磁通（標量勢），磁最方便方式，但其物理含義較為模糊。根據(jù)電動力為穿過環(huán)路的磁通： A dl A dS 可以窺探磁矢勢的物理含義。磁場由電流產(chǎn)生，磁矢勢與電流元之間有著簡單的關系可以對比：04IdlAr 電流元的空間位型，為矢量；I 為電流元上的電流的距離，同樣為標量。

由于前提假設的不同而有著不同的邊界條件，因此在磁場分布的計算定的差異。都具有環(huán)向?qū)ΨQ性，因此可以將無限長直柱鐵芯模型和 Spool 模型歸類這類二維模型忽略了鐵芯的環(huán)向不對稱性。其中無限長直柱鐵芯模型心柱的影響，且認為其是無限長的。這種假設強調(diào)了中心柱的作用，作用，影響了磁場的計算結(jié)果。而 Spool 模型假設磁導率無限大，將閉膠卷狀且計算時不考慮外壁的影響。決上述模型存在的缺陷和問題，本工作以 J-TEXT 托卡馬克為對象，建元模型(Finite element model，簡稱 FEM)，，更加精確地對磁場分布進行前面所述的二維模型計算結(jié)果進行了對比，從而研究鐵芯的環(huán)向不對布的影響。這對磁面結(jié)構(gòu)及等離子平衡反演研究都有著重要的意義[7文研究目的和內(nèi)容
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL631.24

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本文編號：2637537