CFETR TF线圈集成设计系统的搭建与研究的开题报告

CFETRTF线圈集成设计系统的搭建与研究的开题报告一、研究背景和意义随着聚变技术的不断发展，大型聚变装置的设计变得越来越复杂。磁约束聚变是目前最有前途的聚变方案，而针对这种方案，托卡马克实验装置是最主要的研究工具。目前全球共有超过100台托卡马克装置，其中CFETR(中国聚变工程实验堆)是我国正在建设的一台非常重要的托卡马克装置。该装置的建设和设计涉及很多方面，其中TF(lineartopology)线圈集成设计系统是一个非常重要的组成部分，它直接影响了设备的运行和效率。TF(lineartopology)线圈集成设计系统是采用先进的CAD技术、电磁学方法和结构材料力学方法，对TF(lineartopology)线圈进行优化设计和制造，以满足CFETR托卡马克装置的需求。因此，开展CFETRTF(lineartopology)线圈集成设计系统的研究，对于正确理解和掌握CFETR的设计和制造过程意义重大。二、研究内容和目标本课题将从以下三个方面入手，针对TF(lineartopology)线圈集成设计系统进行研究：1.系统软件设计：开发适合于TF(lineartopology)线圈设计的CAD软件，并在此基础上构建完整的TF线圈集成设计系统。该系统可实现TF(lineartopology)线圈的三维建模、电磁力学仿真、结果分析和优化设计等功能。2.电磁力学模拟计算：通过有限元方法和矩阵方程求解技术，对TF(lineartopology)线圈的电磁场和电流进行仿真和计算。获取TF(lineartopology)线圈在外部磁场下的反映，得到电流分布、磁通分布和场强分布特征。3.结构优化设计：分析和评估TF线圈的结构性能，挑选最佳材料，并采用最优化方法对TF(lineartopology)线圈的尺寸、形状、绕线尺寸等进行优化设计，以提高TF(lineartopology)线圈的实际性能和安全性。三、研究方法本研究采用以下两种方法：1.数值模拟方法：应用有限元方法对TF(lineartopology)线圈进行电磁场分析，将TF(lineartopology)线圈的电磁场和导体的电流分布计算出来，并得出TF(lineartopology)线圈的结构变形和应力分布等，以便对其进行结构优化设计。2.计算机辅助设计(CAD)方法：通过软件开发实现CFETRTF线圈的三维建模、电磁力学仿真、结果分析和优化设计等功能。四、研究计划研究时间：两年1.第一年本阶段的主要任务是搭建CFETRTF线圈集成设计系统的软件平台和计算分析平台，包括建立CFETRTF线圈CAD模型、建立TF线圈的有限元模型、进行电磁场模拟计算及结构优化设计等。2.第二年本阶段的主要任务是对第一阶段得到的结果进行验证和优化，同时进行模型参数的调整和实际制造中的技术问题的解决。最终将实现CFETRTF(lineartopology)线圈的设计和制造。五、预期成果本研究预期取得如下成果：1.搭建CFETRTF(lineartopology)线圈集成设计系统的软件平台和计算分析平台。2.成功开发CFETRTF(lineartopology)线圈CAD设计软件，并实现三维建模、电磁场分析及结构优化设计功能。3.完成CFETRTF(lineartopology)线圈的有限元分析，获取其电磁场和电流分布规律，掌握其设计理论和制造技术。4.通过优化设计，提高CFETRTF(lineartopology)线圈的稳定性和安全性，为CFETR托卡马克装置的建设提供保障。总体上，本