一种用于快速计算仿星器线圈形状的改进电流势方法
等离子体物理
2017-02-10 v2
摘要
我们比较了几种用于计算仿星器线圈形状的快速方法，包括经典的 NESCOIL 程序 [Merkel, Nucl. Fusion 27, 867 (1987)]、其使用截断奇异值分解的推广，以及一种我们称之为 REGCOIL 的 Tikhonov 正则化方法，其中目标函数中包含了电流密度的平方。考虑 W7-X 和 NCSX 几何构型，对于任何期望的正则化水平，我们发现 REGCOIL 方法同时实现了更低的电流密度（在线圈缠绕面上）和法向磁场（在目标等离子体面上）的表面平均值和最大值。因此，该方法可以同时改善目标等离子体形状的自由边界重构，并大幅增加线圈间的最小距离，在改善端口和维护可达性的同时防止线圈碰撞。REGCOIL 方法还允许对正则化水平进行更精细的控制，它保持凸性以确保所找到的局部最优解即为全局最优解，并且消除了 NESCOIL 的两个病态问题：所得线圈形状不再依赖于用于参数化线圈表面的角度的任意选择，并且随着傅里叶分辨率的提高，所得线圈形状是收敛而非发散的。因此我们主张，在需要快速且稳健的线圈计算方法的应用中，例如在固定边界等离子体优化中以线圈复杂度为目标时，或在评估新仿星器几何构型时，应使用 REGCOIL 而非 NESCOIL。
引用
@article{arxiv.1609.04378,
title = {An improved current potential method for fast computation of stellarator coil shapes},
author = {Matt Landreman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.04378},
year = {2017}
}