發(fā)布時間：2022-01-03 05:42

　　核聚變是通過將等離子體加熱到一定溫度來克服離子間的靜電斥力,發(fā)生聚變反應(yīng),產(chǎn)生核能。離子回旋共振加熱是聚變裝置中常用來加熱等離子體的輔助加熱方式。在加熱等離子體過程中,高頻發(fā)射機經(jīng)由傳輸線將功率饋入到天線系統(tǒng),進而加熱等離子體。當(dāng)傳輸線特性阻抗與天線的輸入阻抗相等時,傳輸效率最大,加熱效率最高。加熱過程中,等離子體參數(shù)快速變化,天線的輸入阻抗也同樣快速改變,如果線路阻抗不能跟隨改變,加熱效率將嚴(yán)重下降。因此等離子體的加熱效率與離子回旋共振加熱（Ion cyclotron resonance heating,ICRH）裝置的阻抗匹配息息相關(guān)。本文利用仿真軟件模擬了H1仿星器的ICRH裝置的阻抗匹配系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下:首先利用有限元分析軟件comsol搭建了H1仿星器的ICRH裝置中的天線仿真模型,得到天線的輸入阻抗,分析了天線的電磁場分布情況,研究了天線不同的幾何參數(shù)對天線輸入阻抗的影響。然后在comsol軟件中建立了ICRH天線與等離子體耦合的仿真模型,通過仿真分析,研究了等離子體電子密度隨時間變化的情況,得出了天線輸入阻抗隨電子密度的變化規(guī)律。針對步進電機控制真空可調(diào)電容器螺桿轉(zhuǎn)動,... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ICRH天線實物圖

8用戶能夠輕松提取信息并了解計算結(jié)果。本節(jié)討論天線在真空中的電場輻射和輸入阻抗，因此只選用射頻物理場下的“射頻，電磁波，頻域”接口。本節(jié)中建立有限元仿真的步驟如下：先根據(jù)天線實物圖來搭建一個三維幾何模型，如圖2.1所示為H1仿星器中實際的天線模型。圖2.1中圓柱體即為功率饋入部分，中間是同軸線饋入，同軸線下方的部分連接圓柱體外部的其他系統(tǒng)共同作用。圖2.1ICRH天線實物圖1.如圖2.2所示，其中的球體是模擬天線輻射的遠(yuǎn)場域。圖2.2ICRH天線三維模型圖2.根據(jù)相應(yīng)尺寸設(shè)置幾何模型的幾何參數(shù)。3.幾何模型的材料屬性設(shè)置，在本仿真中，由于求解真空中的天線輸入阻抗，因此模型在空氣域中，在comsol材料庫中選擇空氣，選擇覆蓋范圍為所有域。天線的材料為銅。由于天線同軸線饋入所以在天線模型中一端模擬同軸線饋入，另一端模擬接地，形成電流閉環(huán)。同軸線外部設(shè)置的材料為聚四氟乙烯（Polytetra

9fluoroethylene，簡寫為PTFE）。圖2.3ICRH天線激勵源模擬同軸線饋入4.設(shè)置邊界條件，本節(jié)中邊界條件設(shè)置的重點在于集總端口的設(shè)置，集總端口也就是天線的激勵源，由于是同軸線饋入電流因此集總端口的設(shè)置如圖2.4和圖2.5。圖2.4天線集總端口選擇圖2.5天線集總端口設(shè)置

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模糊PID控制的步進電機建模與仿真[J]. 郭豪,李寶慧,趙樹忠.  機械工程與自動化. 2018(02)
[2]EAST裝置ICRH數(shù)據(jù)與信息管理系統(tǒng)設(shè)計[J]. 楊磊,趙燕平,陳照,張家輝,王建華.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2016(10)
[3]Theoretical Analysis of Triple Liquid Stub Tuner Impedance Matching for ICRH on Tokamaks[J]. 杜丹,龔學(xué)余,尹嵐,向東,李景春.  Plasma Science and Technology. 2015(12)
[4]EAST離子回旋波加熱快速阻抗匹配系統(tǒng)的研究[J]. 陳根,趙燕平,毛玉周,禹勝林.  原子能科學(xué)技術(shù). 2013(07)
[5]基于Labview的液態(tài)調(diào)配器的遠(yuǎn)程控制[J]. 鄭芬,趙燕平,毛玉周,鄭高偉,陳根,何鐘鑫,王磊,唐杰.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2013(04)
[6]EAST-ICRH發(fā)射機寬頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的研究及實現(xiàn)[J]. 趙洪亮,毛玉周,陳根.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2010(02)
[7]基于PLC-伺服電機的EAST—ICRH電容控制[J]. 肖化,趙燕平.  微計算機信息. 2009(01)
[8]基于Labview的ICRH發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 劉大明,趙燕平,羅家融,郁杰.  微計算機信息. 2007(34)
[9]基于虛擬儀器的液態(tài)調(diào)配器控制系統(tǒng)[J]. 曾現(xiàn)祥,王磊,張黎明,趙燕平.  微計算機信息. 2007(04)
[10]液態(tài)調(diào)配器控制系統(tǒng)[J]. 潘亞平,王洪元,李玉,趙燕平,王磊.  江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2006(04)

博士論文
[1]EAST離子回旋共振加熱相位和功率控制系統(tǒng)的研究[D]. 陳照.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]ICRH天線系統(tǒng)與等離子體相互作用的理論研究[D]. 杜丹.南華大學(xué) 2015

碩士論文
[1]離子回旋加熱（ICRH）天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究[D]. 譚清懿.南華大學(xué) 2015



本文編號：3565685