考虑有限磁导率与去磁化效应耦合的恒定磁体优化：应用于星际托机
等离子体物理
2025-12-18 v1 计算物理
摘要
恒定磁体为大学规模星际托机磁场的形成提供了吸引人的方案。先前的工作表明，贪心恒定磁体优化（GPMO）可在理想刚性磁化模型下，产生稀疏、网格对齐的数组，精准匹配目标表面。本文通过引入块级磁学模型，考虑磁体-磁体及磁体-线圈耦合（来自有限磁导率和去磁化相互作用），提出考虑磁学细化的贪心恒定磁体优化方法（GPMOmr），并应用于MUSE星际托机设计的已发布磁网格。有限磁导率效应导致单个磁体产生尺度级倾斜和少量幅度变化，仅将面法向场 修改为百分比水平，但在固定布局下可使标准平方通量目标提高超过两倍。当该模型嵌入贪心循环时，GPMOmr 实现的 曲线和最终误差在经典 GPMO 附近几百分比内，同时产生显著不均匀的磁化模式。我们的表述为量化和纳入恒定磁体星际托机设计中有限磁导率效应提供了快速实用工具，同时为扩展恒定磁体优化至更高场强及强磁学耦合材料提供了框架。
引用
@article{arxiv.2512.14997,
title = {Permanent magnet optimization of stellarators with coupling from finite permeability and demagnetization effects},
author = {Armin Ulrich and Mason Haberle and Alan A. Kaptanoglu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14997},
year = {2025}
}