Elektromagnetická MKP analýza tokamaku GOLEM

  • Vedoucí práce / Supervisor: Mgr. Jakub Hromádka
  • Pracoviště / Workplace: Ústav fyziky plazmatu, AV ČR, v. v. i
  • Kontakt / Contact: hromadka@ipp.cas.cz

Anotace:

Metoda konečných prvků (MKP) je numerická metoda sloužící k simulaci mechanického a elektromagnetického namáhání konstrukcí, k výpočtům vedení tepla či proudění tekutin. MKP se široce uplatňuje v mnoha oblastech vědecko-technického výzkumu. Výkon současné výpočetní techniky umožňuje využít tuto metodu pro modelování komplexních 3D geometrií se zahrnutím různých nelineárních jevů. Široké uplatnění nachází tato metoda i v oblasti elektromagnetických výpočtů a pro popis zařízení typu tokamak.

V rámci této práce se student nejprve seznámí s uživatelským prostředím programu ANSYS Maxwell a vytvoří zde jednoduchý model obvodu s indukční vazbou, který mu umožní porozumět zákonitostem modelování metodou konečných prvků při srovnání výsledků MKP modelu s analytickým řešením obvodu. V druhém kroku bude vytvořen MKP model tokamaku GOLEM, jehož výsledky budou srovnány s měřenými signály napětí na závit a proudu komorou při vakuovém výboji a při výboji s plazmatem.

V rámci práce student či studentka:

  • Seznámí se s konstrukcí a základními diagnostickými systémy tokamaku GOLEM
  • Osvojí si základy metody konečných prvků a jejích aplikací v oblasti elektromagnetických výpočtů
  • Vytvoří MKP model pro elektromagnetickou analýzu tokamaku GOLEM
  • Získá zkušenost s metodikou MKP modelování v programu ANSYS Maxwell

Osnova:

  • Seznámení se s uživatelským prostředím programu ANSYS Maxwell
  • Vytvoření jednoduchého modelu obvodu s indukční vazbou
  • Vytvoření 3D elektromagnetického modelu tokamaku GOLEM zahrnujícího primární vinutí, feromagnetické jádro, vakuovou komoru a plazma
  • Srovnání namodelovaných a měřených signálů napětí na závit a proudu komorou při vakuovém výboji a při výboji s plazmatem

Literatura:

J. Wesson, D. J. Campbell. Tokamaks. Oxford University Press, 2011. ISBN: 978-0199592234.

J. P. Webb. Application of the finite-element method to electromagnetic and electrical topics. Reports on Progress in Physics, 58 (1995) 1673 – 1712.

ANSYS Maxwell Documentation, https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-maxwell

D. Giorla et al. EM zooming procedure in ANSYS Maxwell 3D. Fusion Engineering and Design, 132 (2018), 67 – 72.

T. Markovič et al. Development of 3D ferromagnetic model of tokamak core with strong toroidal asymmetry. Fusion Engineering and Design, 96 – 97 (2015) 302 – 305.

A. K. Singh et al. Modeling of eddy current distribution in the SST-1 tokamak. Fusion Engineering and Design, 127 (2018) 216 – 225.