EAST边界层和偏滤器等离子体的数值模拟研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ggooddII
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
偏滤器靶板热负荷是关系到未来聚变堆稳态运行的一个重要问题。偏滤器靶板的热负荷由边界等离子体的行为决定。边界等离子体的数值模拟可以更好地理解边界等离子体行为,从而可以更加深入地研究偏滤器靶板热负荷问题。等离子体/中性粒子流体输运程序SOLPS是一个被广泛用于托卡马克边界等离子体(包括最外层闭合磁面之内的部分区域,刮削层(SOL)以及偏滤器区域)模拟的程序包。由于SOLPS中的粒子输运系数Dr,电子热输运系数χe和离子热输运系数χi是由人为设定的,由此对SOLPS的模拟计算会带来一定的不确定性。而包含有六场双流体模型的三维湍流输运程序BOUT++通过对于湍流的模拟可以获得粒子输运系数,电子热输运系数和离子热输运系数。因此我们考虑将输运程序SOLPS的最新版本SOLPS-ITER与BOUT++程序中的六场双流体模型进行耦合。SOLPS-ITER为BOUT++提供密度,电子温度以及离子温度的背景分布,BOUT++为SOLPS-ITER提供相应的输运系数。耦合迭代过程中两个程序在各自的时间尺度上演化。随着迭代次数的增加,相邻两次迭代之间的分布差异变得越来越小,两个程序之间的耦合趋向于准稳态。SOLPS-ITER/BOUT++耦合首先应用于EAST边界层和偏滤器等离子体的模拟研究。作为耦合模拟的具体应用和实例,我们使用EAST#56129放电t=5.55s时的下单零平衡位型为两个程序提供网格文件。计算模拟的区域为从ψN=0.85到ψN=1.05。两个程序的网格数为200× 64。在不同的迭代次数,密度、离子温度和电子温度的径向分布呈现出一定的振荡。经过八次到九次迭代后,密度、离子温度和电子温度相邻两次的分布随迭代次数的增加而呈现越来越小的差异。这意味着迭代过程趋近于准稳态。验证了SOLPS-ITER/BOUT++耦合的收敛性。为了验证 SOLPS-ITER/BOUT++耦合的有效性,利用 SOLPS-ITER/BOUT++耦合模拟得到的EAST#36780放电t=3.4s偏滤器靶板等离子体温度、密度、粒子流和热流分布被用来与Langmuir探针的实验测量结果进行了比较。计算模拟区域为从ψN=0.9到ψN=1.03,使用的网格数为132×64。两个程序经过17次迭代之后,密度与温度两个连续分布之间的变化率小于1%,同时输运系数的变化率也呈现出越来越小的趋势,表明两个程序的耦合趋于准稳态。SOLPS-ITER/BOUT++耦合模拟的EAST偏滤器靶板的电子密度,温度,粒子流f,热流P以及离子饱和流jsat的分布,在考虑测量误差的情况下,耦合模拟结果与实验测量有比较好的符合。SOLPS和BOUT++有独立的网格生成工具,为了更准确地研究SOLPS与BOUT++的耦合问题,我们利用SOLPS的计算网格代替BOUT++的计算网格,从而使模拟网格保持完全一致。我们发现BOUT++程序利用SOLPS网格计算得到的密度和温度在中平面处的分布与利用BOUT++网格的密度和温度分布非常接近。SOLPS网格与BOUT++网格在偏滤器区域的分布存在一定的差异,使得利用SOLPS网格得到的密度和温度分布与利用BOUT++网格得到的密度和温度分布在偏滤器靶板处存在一定的差异。BOUT++利用SOLPS网格计算得到的输运系数对于SOLPS程序的模拟计算结果有比较小的影响。利用共同的SOLPS网格对于SOLPS/BOUT++耦合模拟具有重要意义。
其他文献
现代建筑大量使用玻璃幕墙,一般的玻璃幕墙没有光谱选择性,它会使室内温度升高,空调的能耗增大。光谱选择性玻璃幕墙能在保持室内光线明亮的同时,选择性屏蔽自然光中带有大量能量的红外光线,从而减小空调的能耗。目前市场上光谱选择性玻璃幕墙使用的涂层材料以氧化铟锡(ITO)和氧化锡锑(ATO)为主,但是铟、锑元素成本依然较高,选择研究相对廉价的替代物铯钨青铜(CsxWO3)具有十分重要的意义。而且铯钨青铜展现
目前便携式电子设备的电池一般为锂离子电池,由于地球上金属锂资源有限,严重阻碍了锂离子电池在便携式储能设备中的应用。金属钠与金属锂同属一个主族,具有类似的化学性质,因此钠离子电池与锂离子电池在充放电过程中具有类似的的反应机制。而且全球金属钠资源丰富、分布广泛、价格低廉,有望成为锂离子电池后一代二次电池。锡基化合物作为钠离子电池负极材料,具有较高的理论比容量、更低的工作电压(vs.Na+/Na),同时
随着互联网时代的到来以及智能手机和计算机的普及,电子商务在全社会的应用迅速普及,电子商务的发展逐步进入集约创新和迅速发展的新时期。电商产业整体的竞争压力不断增长,各大电商平台之间的竞争愈发激烈。为了竞争市场,各大电子商务平台的商家开展了各种折扣促销活动以吸引新老客户。信息技术的进步和平台的发展使得电子商务平台沉淀了大量的消费记录,还从各种关联渠道低成本地收集了客户的大量隐私数据,比如个人基本信息和
近年来,随着区块链技术日趋成熟,其在金融服务、资源共享、贸易管理等领域受到了越来越多的关注。但是,当前区块链技术的一个缺陷就是交易吞吐率低,不能很好的支持高并发的应用场景。目前针对该问题的研究主要集中在设计优化区块链网络框架、设计改进共识协议或应用其它新技术等方面。本文将从区块链节点部署的角度提高开源区块链框架Fabric的吞吐率。首先,本文针对Fabric区块链框架中的事务处理流程,提出了通过合
互联网信息持续快速增长,以搜索引擎为代表的网络信息检索方式已不满足用户需求,推荐算法及系统在电商、娱乐、新闻等等行业已获得广泛关注和应用。近年来,在经典的基于内容的推荐算法、基于用户的协同过滤推荐算法和基于项目的协同过滤推荐算法的基础上,学者们提出了许多新的推荐算法,包括隐语义模型LFM(Latent Factor Model)、奇异值分解SVD(Singular Value Decomposit
随着人类工业化进程的发展,对于能源的需求也越来越大。传统化石能源的大量开采,造成的环境污染和能源短缺危机已经威胁到人类的健康和生存。发展二次电池是解决这些问题一种有效的方法。钠离子电池因其资源丰富,价格低廉,引起人们越来越多的关注。但是,钠离子的半径要远大于锂离子的半径,同时低功率密度和较差的循环性能使得开发高性能负极材料成为钠离子电池研究的重点。过渡金属氧化物可通过转化反应嵌入Na+,在过渡金属
锂离子电池的发展与迭代始终离不开负极材料的研究,目前在商业领域主要使用的负极活性材料是石墨类碳材料,无法避免的问题是理论容量较低(372 m Ah g-1),因此对于负极材料的研究亟待解决的问题是如何提升容量。红磷具有极高的理论比容量(2596 m Ah g-1),而且储量十分丰富,因此成为锂离子电池负极活性材料的理想选材之一。但是红磷导电性较差(≈10-12 S m-1)和循环过程中体积膨胀巨大
历史上德国在欧洲舞台一直扮演着关键性的角色。20世纪90年代初,冷战结束、德国重新统一,在这一历史背景之下,“文明力量”作为指导德国国家角色定位和外交政策走向的理论应运而生。该理论受到联邦德国政治文化——“克制文化”的影响,反映了德国对国际形势和外交政策的反思与探索,在理论上属于建构主义的角色分析模式。“文明力量”理论从诞生起就是专门用来描述德国外交政策的理论。本文首先对“文明力量”理论的产生、核
高能反向粒子流是强流离子源运行过程中不可避免的难题,而未来聚变反应需要更高功率和更长脉宽的中性束,因此高能反向粒子流是强流离子源大功率长脉冲运行的研究重点之一。本论文主要从理论出发,分析了高能反向粒子流产生的物理机制,并基于强流离子源实验平台开展高能反向粒子流的实验研究,基于诊断手段进行了高能反向粒子流的热沉积分布等分析,开展强流离子源反向粒子流的特性研究,继而开展抑制反向粒子流危害的优化方法研究
在过去的几十年,均相催化剂因其具有优良的催化活性、反应选择性、较少副反应,在化学中应用十分广泛,但均相催化剂存在难以从反应体系中分离,不易回收且催化剂难以实现循环利用,对环境造成较大威胁。为了解决均相催化剂对环境所造成的污染问题,化学工作者提出了负载型催化体系,制备出多相催化剂以减少此类问题。因此多相催化剂慢慢地被科学家所发现。多相催化剂与反应底物易分离,且具有回收循环再使用等众多优点,所以,将均