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用于托卡马克边缘等离子体模拟的新型柔性场对准坐标系。 (英语) Zbl 1376.76084号

概述:托卡马克等离子体受到磁场的限制,磁场限制了垂直于磁场的粒子和热传输。电离粒子可以平行于场自由移动,因此为了获得限制,场线在托卡马克堆芯中是“闭合的”(即形成恒定极向通量的闭合表面)。然而,朝向边缘,场线与物理表面相交,导致中性粒子和电离粒子之间的相互作用,并可能导致材料表面熔化。这种相互作用的模拟对于预测未来托卡马克装置(如ITER)的性能和寿命很重要。由于系统的几何形状和磁拓扑结构,在托卡马克等离子体的模拟中通常使用场对准坐标。然而,由于正交性要求,这些坐标在极向平面中所允许的几何形状上受到了限制。本文提出了一种新的三维坐标系,该坐标系放松了这一约束,使得任何任意、平滑变化的几何体都可以在极向平面上进行匹配,同时保持场对齐坐标。该系统在BOUT++中实现,并使用制造解决方案的方法进行精度测试。使用流体等离子体模型模拟了MAST边缘横截面,结果显示了密度、温度和速度的预期行为。最后,对有中性点和无中性点的孤立偏滤器支腿进行了模拟,以证明偏滤器板附近的离子-中性相互作用以及相应的有益等离子体温度降低。

MSC公司:

76X05型 电磁场中的电离气体流动;浆流
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