环向场波纹度的仿真方法与流程

本发明涉及核聚变，具体涉及环向场波纹度的仿真方法。

背景技术：

1、环向场磁体是托卡马克聚变装置产生约束等离子体磁场的重要磁体，环向场磁体通常是由多个环向场线圈通过周向排布形成，在相邻环向场线圈之间存在间隙，此处的磁场会减弱，产生环向场波纹，进而导致等离子体的高能粒子能量损失。因此，环向场波纹度的计算和仿真对于环向场磁体设计、制造具有重要意义。

2、相关技术中，通常预先在电磁仿真软件中计算出环向场磁场值，进而将环向场磁场值导入例如matlab的仿真软件中计算环向场波纹度；在计算时，通常首先计算对应的磁场，并根据环向场线圈的数量，导出不同子午面的磁场最大值和最小值，以得到环向场磁场值，进而将环向场磁场值导入仿真软件中，通过仿真软件计算并绘制以r为横坐标轴，以z为纵坐标轴的波纹度仿真结果。

3、然而，将环向场磁场值导出，再导入仿真软件中计算环向场波纹度的方法，不仅需要在不同软件之间进行手动数据的导入导出，效率低下，且增加出错的风险，而且相应仿真软件通常较为臃肿；例如，matlab通常占用数十、甚至数百千兆字节的存储空间，使用仿真软件计算环向场波纹度的方法不能够轻量化地实现波纹度计算。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种环向场波纹度的仿真方法，以解决使用仿真软件计算环向场波纹度的方法无法高效且轻量化地实现波纹度仿真的问题。

2、本发明提供一种环向场波纹度的仿真方法，包括：利用python程序脚本读取在电磁仿真软件中计算得到的环向场线圈的磁场数据，所述磁场数据用于计算环向场的波纹度数据；在python程序脚本中基于所述磁场数据计算所述环向场的波纹度数据；在python程序脚本中封装包含所述波纹度数据的代码生成所述电磁仿真软件可执行的仿真执行文件；利用所述电磁仿真软件加载并执行所述仿真执行文件，在所述电磁仿真软件中展示波纹度仿真结果。

3、在一种实施例中，所述磁场数据包括柱坐标系下的r值范围、z值范围以及指定环向角的磁场值；所述在python程序脚本中基于所述磁场数据计算所述环向场的波纹度数据包括：在python程序脚本中计算以r值为横坐标以z值为纵坐标的参考面上所有待计算点位的波纹度数据；利用python绘图库文件基于所述波纹度数据定义绘制波纹度仿真图的绘图属性；利用所述python绘图库文件基于所述r值范围和z值范围确定绘制波纹度仿真图的绘图范围。

4、在一种实施例中，所述python绘图库文件包括matplotlib库文件；在利用python绘图库文件基于所述波纹度计算结果定义绘制波纹度仿真图的绘图属性之前，包括：在python程序脚本中导入matplotlib库文件。

5、在一种实施例中，所述在python程序脚本中计算以r值为横坐标以z值为纵坐标的参考面上所有待计算点位的波纹度数据包括：利用python程序脚本提取待计算点位的所有指定环向角中的最大磁场值和最小磁场值；利用python程序脚本中预置的波纹度计算公式基于所述最大磁场值和所述最小磁场值依次计算所有待计算点位的波纹度数据。

6、在一种实施例中，所述指定环向角包括环向场线圈所在的子午面和两个环向场线圈之间的子午面对应的环向角。

7、在一种实施例中，所述利用所述电磁仿真软件加载并执行所述仿真执行文件，在所述电磁仿真软件中展示波纹度仿真结果包括：将所述仿真执行文件配置至所述电磁仿真软件的预设加载路径下，以映射至电磁仿真软件中的操作按钮。

8、在一种实施例中，所述将所述仿真执行文件配置至所述电磁仿真软件的预设加载路径下，以映射至所述电磁仿真软件中的操作按钮包括：将所述仿真执行文件配置至电磁仿真软件中的线缆建模的路径中，并在所述电磁仿真软件中操作界面中线缆建模操作栏中映射出所述仿真执行文件对应的操作按钮。

9、在一种实施例中，在所述利用python程序脚本读取在电磁仿真软件中计算得到的环向场线圈的磁场数据之前还包括：对所述磁场数据进行数据清洗，得到柱坐标系下的r值范围、z值范围以及指定环向角的磁场值。

10、在一种实施例中，所述电磁仿真软件包maxwell、pexprt、rmxprt、q3d、hfss中的至少之一。

11、在一种实施例中，所述python程序脚本封装至所述电磁仿真软件上。

12、本发明的环向场波纹度的仿真方法，利用python程序脚本读取在电磁仿真软件中计算得到的环向场线圈的磁场数据，磁场数据用于计算环向场的波纹度数据；在python程序脚本中基于磁场数据计算环向场的波纹度数据；在python程序脚本中封装包含波纹度数据的代码生成电磁仿真软件可执行的仿真执行文件；利用电磁仿真软件加载并执行仿真执行文件，在电磁仿真软件中展示波纹度仿真结果。通过封装python程序脚本，在电磁仿真软件开发配置，无需要安装matlab软件就能够实现波纹度的计算和仿真，存储空间占用小，具有轻量化的优点；利用电磁仿真软件执行仿真执行文件，无需将数据导出至其他仿真软件，能够提高数据处理效率，减少出错概率。

技术特征：

1.一种环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述磁场数据包括柱坐标系下的r值范围、z值范围以及指定环向角的磁场值；

3.如权利要求2所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述python绘图库文件包括matplotlib库文件；

4.如权利要求2所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述在python程序脚本中计算以r值为横坐标以z值为纵坐标的参考面上所有待计算点位的波纹度数据包括：

5.如权利要求2至4任意一项所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述指定环向角包括环向场线圈所在的子午面和两个环向场线圈之间的子午面对应的环向角。

6.如权利要求1所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述利用所述电磁仿真软件加载并执行所述仿真执行文件，在所述电磁仿真软件中展示波纹度仿真结果包括：

7.如权利要求1所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述将所述仿真执行文件配置至所述电磁仿真软件的预设加载路径下，以映射至所述电磁仿真软件中的操作按钮包括：

8.如权利要求2所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，在所述利用python程序脚本读取在电磁仿真软件中计算得到的环向场线圈的磁场数据之前还包括：

9.如权利要求1所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述电磁仿真软件包maxwell、pexprt、circuitdesign、emit、2dextractor、q3dextractor、hfss、icepak、twinbuilder中的至少之一。

10.如权利要求1所述的环向场波纹度的仿真方法，其特征在于，所述python程序脚本封装至所述电磁仿真软件上。

技术总结本发明涉及核聚变技术领域，公开了环向场波纹度的仿真方法，包括：利用Python程序脚本读取在电磁仿真软件中计算得到的环向场线圈的磁场数据，磁场数据用于计算环向场的波纹度数据；在Python程序脚本中基于磁场数据计算环向场的波纹度数据；在Python程序脚本中封装包含波纹度数据的代码生成电磁仿真软件可执行的仿真执行文件；利用电磁仿真软件加载并执行仿真执行文件，在电磁仿真软件中展示波纹度仿真结果。通过封装Python程序脚本，在电磁仿真软件开发配置，无需要安装Matlab软件就能够实现波纹度的计算和仿真，存储空间占用小，具有轻量化的优点；利用电磁仿真软件执行仿真执行文件，无需将数据导出至其他仿真软件，能够提高数据处理效率，减少出错概率。技术研发人员：王玉玺,陈锐受保护的技术使用者：陕西星环聚能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6