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(jī)經(jīng)由傳輸線將功率饋入到天線系統(tǒng),進(jìn)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(jìn)電機(jī)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

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