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Accurate plasma boundary calculation using linear triangular finite elements
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AI
DOI：10.1016/j.cpc.2025.109574.png)
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摘要
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本文提出了一种准确追踪磁场线的新型方法。该方法对于轴对称核聚变装置具有特殊意义。托卡马克中面向等离子体的部件设计严格依赖于 scrape-off layer (SOL)，这是一个开放的磁场线薄区域，带电粒子和能量通过该区域以巨大的热通量从等离子体核心流向固体壁。功率排出问题在欧洲聚变路线图中位列优先事项之一，因此高精度确定等离子体边界和SOL至关重要。现有的使用有限元公式和线性三角形网格尺寸h的平衡代码提供分段恒定的磁通量梯度，导致SOL中的磁场线精度粗略，误差为O(h)量级，特别是在磁通量梯度接近零的X点附近。所提出的程序基于2023年引入的一种方法，该方法也能实现磁通量梯度的连续性和O阶收敛率。随后在三角形中使用二阶或三阶分段多项式函数近似磁极向通量。对等离子体边界和SOL磁场线进行了更精确的评估，特别是在X点附近，该点不再受限于网格节点。该方法已在两个具有可用解析解的案例中成功测试。它还被用作使用自由边界CREATE-NL+平衡代码获得的DTT托卡马克平顶配置的后处理器。对于给定的精度，该程序的计算成本显著低于依赖更精细一阶离散化或使用三角形C1有限元技术的替代方法。
Keyword:
Finite elements
MHD equilibrium solver
Tokamak
Calculation accuracy
Scrape-off layer
AI总结
对已上传原文的论文进行重点信息的提取，主要内容包括：简要概述、研究摘要、背景介绍、关键亮点、图文解析、展望与总结。
期刊
IF:
3.4
论文数:
1.2W
被引数:
3.7W
机构
引用论文
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