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专利号: 2021104873948
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 核物理;核工程
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,仿星器包括多个线圈,其特征在于,由仿星器的多个线圈共同作用产生磁场位形,然后对磁场位形的参数进行更迭,所述更迭包括以下步骤:

S1.利用STELLOPT代码扫描非轴对称磁场分量∈h的径向位置,∈h=∑m,n|Bm,n≠0|=0其中,Bm,n为磁场强度谱,m为极向模数,n为环向模数;

STELLOPT代码输出得到准环对称仿星器磁场位形的初始参数,所述初始参数包括MHD平衡量、平衡本身的非线性函数、装置纵横比Ap、大半径、环向磁场强度和环向周期数,所述环向磁场强度和环向周期数为固定值;

S2.采用改进的Levenberg‑Marquardt算法改变准环对称仿星器磁场位形的等离子体边界形状,具体为,将初始参数x输入到改进的Levenberg‑Marquardt算法公式中进行迭代,改进的Levenberg‑Marquardt算法公式为,(k+1) (k) (k) ‑1 (k)x =x ‑ak(H(x )+ukI) g(0) (0)

其中,k表示迭代的次数,x表示初始参数,当k等于0时,x 表示原始的初始参数;由x(1) (1) (1)

迭代一次得到方程左边加一次的x 的值,x 表示迭代一次后的初始参数;把得到的该x(2) (2)

的值当成第一次迭代的结果带入方程右边,又得到第二次迭代的x 的值,x 表示迭代两(k+1)

次后的初始参数,依次的,x 表示迭代k+1次后的初始参数;

H是黑塞矩阵,定义为

J是雅可比矩阵,定义为

f的定义为

f=[f1,f2……fm]

f表示一个由m个函数f构成的多元函数;f1为由x1一个x构成的函数,f2为由x1和x2两个x构成的函数,fm为由x1到xm,m个x构成的函数;

uk是一个常数,I为单位矩阵;

(k)

g 的定义为

ak为引入的搜索步长,

(k) (k) ‑1 (k)ak=argminf(x ‑ak(H(x )+ukI) g )其中,Argmin表示当这个函数最小时取正实数ak;

经过改进的Levenberg‑Marquardt算法对初始参数进行迭代后,得到多组迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数;

S3.从步骤S2中得到的多组准环对称仿星器磁场位形参数中,筛选出最佳的准环对称仿星器磁场位形;

S4.基于筛选出的最佳准环对称仿星器磁场位形,确定准环对称仿星器的线圈形状以及线圈的排布位置。

2.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,筛选评价项包括磁流体稳定性、β值和高能离子损失率中至少一条评价项,所述β值为等离子体热压与磁压之比。

3.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,所述平衡本身的非线性函数包括MHD稳定性和粒子输运。

4.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以高能离子损失率作为评价项,选取高能离子损失率最小的准环对称仿星器磁场位形。

5.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以磁流体稳定性作为评价项,选取磁流体稳定性最好的准环对称仿星器磁场位形。

6.根据权利要求2所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以β值作为评价项,选取β值最大的准环对称仿星器磁场位形。