将逆静磁学拓扑优化作为稀疏回归：在恒星器电磁线圈中的应用
等离子体物理
2023-06-23 v1 计算物理
摘要
拓扑优化是一种用于在预定义体积内确定材料应放置位置以最小化物理目标的技术，被广泛应用于众多科学领域与应用。拓扑优化的一个通用应用是逆静磁学：规定所需磁场，并计算稳态电流分布以产生该目标场。在本工作中，通过静磁拓扑优化设计电磁线圈，使用电流体素（voxels）并约束电流无散度。与标准电磁铁形状优化相比，我们的方法优势在于避免了 Biot-Savart 定律中关于位置的非线性，从而实现凸代价函数，并将拓扑优化有益地重构为稀疏回归。为作演示，我们考虑为一类称为恒星器（stellarators）的等离子体实验设计电磁线圈的应用。我们为若干新型恒星器设计生成了拓扑奇异的线圈，并展示这些解可插值至丝状表示并进一步优化。
引用
@article{arxiv.2306.12555,
title = {Topology optimization for inverse magnetostatics as sparse regression: application to electromagnetic coils for stellarators},
author = {Alan A. Kaptanoglu and Gabriel P. Langlois and Matt Landreman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12555},
year = {2023}
}