June2023NuclearFusionandPlasmaPhysics2023年6月Vol.43,No.2第43卷第2期子体物理核聚变与等离文章编号：0254-6086(2023)02-0219-08D0I:10.16568/j.0254-6086.202302016J-TEXT铁芯模型欧姆放电数值模拟张顺1，桂腾"，杨锦宏"2，陈凯杰²陆野²，宋强²，江中和3，汪卫华2(1.安徽大学计算机科学与技术学院，合肥230601；2.安徽大学物质科学与信息技术研究院，合肥230601；3.华中科技大学电气与电子工程学院，武汉430074)摘要：本文采用有限元软件分析了J-TEXT的完整铁芯模型、等离子体电流丝模型和简化中心螺线管模型的磁场特征，确定了简化中心螺线管的几何参数与电流，之后把有限长度中心通电螺线管参数加到托卡马克模拟程序TSC模型中，模拟J-TEXT的欧姆放电过程，获得了欧姆放电电流、电子温度、等离子体密度、等离子体电流，磁轴位置等参数。模拟结果与实验结果数据相符，为具有铁芯结构的托卡马克放电模拟提供了有效手段关键词：J-TEXT；铁芯托卡马克；TSC；欧姆放电中图分类号：TL62+2文献标志码：A1引言J-TEXT装置是一个中型带铁芯常规磁体的托卡马克装置，其前身是TEXT-Ul，2006年在华中科技大学安装调试成功[2]。在该装置内，靠近等离子体的铁芯改变了磁场拓扑结构，对磁场结构和等离子体产生显著影响，不能忽略。TSC是一个二维计算程序，它通过在矩形计算网格上解磁流体方程组来模拟自由边界等离子体随时间的演变过程[3]。用TSC对TFTR[4],ADITYA[5]等装置的常规放电进行了模拟，模拟结果通常能与实验数据吻合较好，并且可以对等离子体破裂进行模拟[6]。另外，该程序还可对正在设计建造的装置进行模拟，给出如等离子体磁轴演变、电流、环压、温度、密度、压力、比压、反磁等与等离子体有关的随时间演变的海量数据信息[7~101，为将来的装置开展等离子体物理实验研究提供参考。研究铁芯对装置磁场的影响方法有简化铁芯模型理论分析、计算机建模分析和实验测量等。袁保山等将把中心柱近似成无限长，研究了铁芯对极向场的影响[。Solano等建立了卷轴模型，计算了铁芯在非饱和情况下对极向场的影响，并给出了极向场的解析表达式[12]。何勇等采用无限长和卷轴模型与J-TEXT装置在指定位置测量出的“dryshot"条件下的数据进行对比(只有VF线圈放电)，将卷轴模型代入空气芯托卡马克求解程序，得到铁芯托卡马克的平衡求解程序[13]。程际等将无限长和卷轴模型归类成二维模型，建立了以J-TEXT装置为原型的三维有限元模型，提出二维模型忽略了铁芯的环向不...
