Sparselizard中H-φ公式结合区域分解方法对超导带、堆叠及绞合线的建模
超导电性
2023-01-31 v2
摘要
对超导体建模日益增长的兴趣催生了有效的数值方法与软件。在应用超导中，磁准静态模拟最常用的方法之一是H公式。然而，由于建模大型复杂系统(如聚变用大型线圈、电机及医疗应用)时采用标准H公式在桌面机上存在大量自由度(DOFs)，变得不可行。H公式在整个建模域用棱边元求解以磁场强度H表示的法拉第定律。因此，对非导电域假定极高电阻率，导致系统矩阵病态，从而计算时间长。相比之下，H-φ公式在导电区用H公式，在周围非导电域用φ公式(磁标势)，大幅减少DOF与计算时间。本工作中，我们在2D中使用H-φ公式对REBCO带堆叠进行磁热(交流损耗与失超)分析。同一方法扩展到3D情形以分析绞合超导线的交流损耗。Sparselizard中所有模拟结果均与COMSOL所得结果比较。我们的自定义工具利用区域分解方法将模拟分布到数百CPU上，在不牺牲精度下显著缩短仿真时间。
引用
@article{arxiv.2212.03274,
title = {$H$-$\phi$ formulation in Sparselizard combined with domain decomposition methods for modeling superconducting tapes, stacks, and twisted wires},
author = {Nicolo Riva and Alexandre Halbach and Mika Lyly and Christian Messe and Janne Ruuskanen and Valtteri Lahtinen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.03274},
year = {2023}
}
备注
Applied Superconductivity Conference 2022. To appear in IEEE Trans. Appl. Supercond