佳拉潔雅型磁約束裝置磁系統(tǒng)的磁場分析與設(shè)計.pdf

1、佳拉潔雅型磁約束裝置作為受控熱核聚變等離子體捕獲器的初級研究裝置,與托卡馬克、仿星器等磁約束裝置相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可控性好、能自動抑制等離子體的互換不穩(wěn)定性等優(yōu)點,在國外已開展廣泛的實驗研究,國內(nèi)正在計劃對其加以引進。但關(guān)于它的核心部分—磁系統(tǒng)的電磁場分析、計算和設(shè)計的描述未見文獻報道。因此,本文從電磁場數(shù)值計算和優(yōu)化設(shè)計兩方面入手,給出了磁系統(tǒng)各組成部分的磁場分布及電動力的解析解、磁場空間結(jié)構(gòu)、相應(yīng)物理參數(shù)對磁場空間分布的影

2、響,完善了磁系統(tǒng)的部分物理參數(shù)的設(shè)計,這對現(xiàn)有佳拉潔雅型磁約束裝置的利用及改進具有重要意義。
　　本文首先分析了幾種常用的電磁場數(shù)值計算方法,如數(shù)值積分法、有限差分法和有限元法,并給出了各自的使用方法及優(yōu)缺點;研究了遺傳算法的原理及實現(xiàn)過程,為磁系統(tǒng)的電磁場分析、計算和物理參數(shù)的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　其次,分析了佳拉潔雅型磁約束裝置的具體結(jié)構(gòu)及工作原理,給出了磁系統(tǒng)的組成部分及各部分物理參數(shù)設(shè)計的關(guān)鍵。研究了等離子體電流、壓

3、強、互換不穩(wěn)定性與磁場空間分布的關(guān)系,給出了理想磁場位形應(yīng)滿足的條件。以此為出發(fā)點,對磁阱線圈的物理參數(shù)進行設(shè)計。將磁阱線圈的空間位置參數(shù)作為已知量,采用數(shù)值積分的方法計算了磁阱線圈的磁場分布、電動力。使用有限元軟件分析了磁阱線圈安匝數(shù)的變化對磁場位形的影響?；谝陨蟽牲c,建立了遺傳算法的目標函數(shù),經(jīng)迭代尋優(yōu),得到了理想的磁場位形。
　　再次,給出了全等離子體通道線圈的磁場分布特點,研究了線圈間距與軸線上勻強磁場區(qū)的關(guān)系,采用遺傳