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典型托卡马克装置环向场线圈电磁模拟分析

作　者: 李倩
导　师: 彭杰纲；李强
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 托卡马克装置环向场线圈电磁分析 ANSYS
分类号: TL631.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

托卡马克装置是当今核聚变研究的重要装置。托卡马克装置类型的磁约束研究领先于其它途径,其科学可行性已经得到证实,随着国际热核聚变实验堆(ITER)计划的步步深入,有必要对托卡马克装置的运行情况进行更深入地分析,但是由于托卡马克装置的规模庞大,运行费用较高,因此,需要通过建立整个装置及其重要部件的模型对其运行情况进行分析,通过分析为装置的物理设计提供必要的理论支持,并为装置的改进提供重要的依据。本文运用大型有限元分析软件ANSYS,计算并分析环向场线圈的磁场强度分布情况。本文主要内容如下:首先创建单个环向场线圈的有限元模型,通过加载不同的激励方式,得到两种磁场强度的分布;然后综合对比这两种计算结果,判断采用耦合分析的方法更为接近真实状况;之后通过耦合分析的方法,模拟仿真环向场线圈在整个装置运行时的磁场强度分布情况;最后,将环向场线圈与其它磁体无互感和有互感情况下磁场强度分布进行了对比,对比结果表明环向场线圈和其他磁体的互感是比较高的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-22
  1.1 世界能源的现状和未来的发展趋势  8-9
  1.2 世界可控热核磁约束聚变研究的发展  9-11
  1.3 我国磁约束核聚变的研究现状  11-13
  1.4 托卡马克装置及其部件  13-18
    1.4.1 HL-2A 托卡马克装置  13-15
    1.4.2 托卡马克装置的主机结构概况  15-18
  1.5 课题研究的重点：托卡马克环向场线圈系统  18-19
  1.6 存在的问题  19
  1.7 课题的意义和主要工作  19-20
    1.7.1 课题的意义  19-20
    1.7.2 课题的主要工作  20
  1.8 论文的主要内容  20-22
第二章电磁场分析  22-32
  2.1 电磁场基本理论  22-24
    2.1.1 麦克斯韦方程  22-23
    2.1.2 分析方法  23-24
    2.1.3 商用有限元软件介绍  24
  2.2 大型通用有限元计算分析软件ANSYS  24-31
    2.2.1 ANSYS 有限元电磁分析理论基础  24-26
    2.2.2 ANSYS 软件的主要特点  26-27
    2.2.3 ANSYS 的基本分析步骤  27-29
    2.2.4 ANSYS 在电磁场方面的应用  29-30
    2.2.5 ANSYS 在耦合场方面的应用  30-31
  2.3 有限元分析面临的主要问题  31
  2.4 本章小结  31-32
第三章单个TFC 铜线圈的有限元电磁仿真实验  32-49
  3.1 两种不同的计算途径  32
  3.2 耦合场分析  32-42
    3.2.1 耦合场分析的定义  33
    3.2.2 耦合场分析的类型  33
    3.2.3 顺序耦合法与直接耦合法的应用场合  33-34
    3.2.4 模拟过程中所需的相关数据及参数  34
    3.2.5 具体分析过程  34-42
  3.3 电磁场分析过程  42-46
  3.4 对比两种计算方法所得的结果  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 TFC 铜线圈在磁体系统中的有限元电磁仿真分析  49-63
  4.1 托卡马克核聚变装置的磁体系统  49
  4.2 分析过程  49-59
    4.2.1 建立电磁计算的模型  50-51
    4.2.2 划分网格  51
    4.2.3 创建电场物理环境和磁场物理环境  51
    4.2.4 求解耦合场  51-57
    4.2.5 电磁计算结果  57-59
  4.3 计算结果分析  59-60
  4.4 采用不同分析方法，对比TFC 铜线圈在磁体系统中的电磁分布情况  60-61
  4.5 波纹度  61-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章总结与展望  63-64
  5.1 主要研究工作总结  63
  5.2 研究展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-66
攻硕期间取得的研究成果  66-67

典型托卡马克装置环向场线圈电磁模拟分析

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