【摘要】：聚變能具有“清潔、安全、可再生”等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是能最終解決人類社會(huì)能源問(wèn)題的重要途徑之一。聚變反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)聚變能利用的重要途徑,因此備受世界上主要國(guó)家的重視。包層是聚變反應(yīng)堆中最關(guān)鍵的部件之一,其設(shè)計(jì)涉及到中子學(xué)、熱工、結(jié)構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域,需要反復(fù)迭代優(yōu)化,存在“迭代次數(shù)多、計(jì)算復(fù)雜”等問(wèn)題,設(shè)計(jì)效率低下。本文將可視參數(shù)分析引入包層概念設(shè)計(jì),提出聚變包層交互式智能輔助設(shè)計(jì)方法,并基于此方法開發(fā)了一款聚變包層集成設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件系統(tǒng)。本文主要工作如下:(1)基于草圖的包層方案自動(dòng)優(yōu)化方法:本方法分成草圖設(shè)計(jì)和功能區(qū)厚度優(yōu)化兩個(gè)過(guò)程。通過(guò)交互式界面用戶可以根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)和設(shè)計(jì)意圖快速繪制出包層草圖結(jié)構(gòu)。在功能區(qū)厚度優(yōu)化過(guò)程中,傳統(tǒng)方法需要經(jīng)過(guò)大量迭代過(guò)程,計(jì)算量大,本文根據(jù)包層功能區(qū)溫度與厚度之間存在單調(diào)關(guān)系的特點(diǎn),結(jié)合函數(shù)擬合提出“預(yù)測(cè)+驗(yàn)證”的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)功能區(qū)厚度快速自動(dòng)優(yōu)化。(2)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的包層方案交互式優(yōu)化方法:從整體性能上考慮,還需要對(duì)包層結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度平衡優(yōu)化。為了方便用戶進(jìn)行平衡性分析,本文提出了溫度平衡量化指標(biāo),并通過(guò)可視化方法對(duì)溫度平衡進(jìn)行展示,讓用戶可以直觀快速的做出判斷。同時(shí)本文提供了交互式優(yōu)化方法及優(yōu)化策略,用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo),選擇合適的策略完成包層結(jié)構(gòu)的溫度平衡性優(yōu)化。(3)完成聚變包層集成設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件系統(tǒng)的開發(fā):本文結(jié)合上述方法,提出了包層集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的概念,把包層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流程控制、方案管理、交互式優(yōu)化、可視分析等集成在一起構(gòu)成軟件平臺(tái),并使用國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆包層對(duì)本文提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證。該包層之前有科學(xué)家花費(fèi)3個(gè)月左右設(shè)計(jì)完成,使用文中方法科學(xué)家2周左右即可完成性能相近甚至更優(yōu)的包層方案設(shè)計(jì),證明了方法的有效性。
【圖文】：

圖１．２全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（ＥＡＳＴ）逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｆｕｌｌ邋ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ邋ｔｏｋａｍａｋ邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｆｕｓｉｏｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑

重大科學(xué)研宄工程，是中國(guó)在完全吸納國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ＩＴＥＲ）相關(guān)技術(shù)的逡逑基礎(chǔ)上，預(yù)先開展下一代超導(dǎo)熱核聚變堆研宄的重大項(xiàng)目［７］。與ＥＡＳＴ相比雖然逡逑都是核聚變裝置，但是ＥＡＳＴ功能上更側(cè)重于實(shí)驗(yàn)裝置，主要用于科學(xué)研究。而逡逑－中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（ＣＦＥＴＲ）是將科學(xué)研宄成果帶向了實(shí)用化，把聚變能源可逡逑控利用的最終實(shí)現(xiàn)作為目標(biāo)，直接聚焦于聚變能未來(lái)的開發(fā)和利用上，最終將建逡逑成世界首個(gè)核聚變電站。ＣＦＥＴＲ項(xiàng)目于２０１７年１２月５日在合肥正式啟動(dòng)工程設(shè)逡逑計(jì)，標(biāo)志著中國(guó)核聚變研究從此開啟了新的征程。ＣＦＥＴＲ計(jì)劃采取三步走的策略，逡逑最終為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)的聚變夢(mèng)”。第一階段到２０２１年，ＣＦＥＴＲ正式開始建設(shè)；第逡逑二階段到２０３５年，計(jì)劃建成聚變工程實(shí)驗(yàn)堆，開啟大規(guī)模的科學(xué)實(shí)驗(yàn)；第三階逡逑段到２０５０年，聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功后，建設(shè)聚變商業(yè)示范堆，實(shí)現(xiàn)人類終逡逑極能源的目標(biāo)［８］。逡逑中科院等離子體物理研究所是我國(guó)核聚變重要的研究基地，在高溫等離子體逡逑物理實(shí)驗(yàn)和核聚變工程技術(shù)研宄領(lǐng)域處于國(guó)際先進(jìn)水平，先后建成常規(guī)磁體托卡逡逑馬克ＨＴ－６Ｂ、ＨＴ－６Ｍ，，我國(guó)第一個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“合肥超逡逑環(huán)”（ＨＴ－７），世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（ＥＡＳＴ）逡逑等，也是我國(guó)ＣＦＥＴＲ項(xiàng)目主要研究單位，本文內(nèi)容來(lái)自于與之合作。逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL626

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645607