Searching for optimal parameters while developing CAD system for stellarator magnetic traps

This article is about development of mathematical model, algorithms and software for determining optimal parameters of magnetic field of toroidal stellarator magnetic systems.Приведено опис функції цілі при вирішенні задач багатокритеріальної оптимізації магнітних характеристик стелараторних систем. Сформульовано вихідні дані та обмеження на розрахункові параметри. Отримано 3D-модель граничної магнітної поверхні, для чого було розроблено відповідні математичні моделі, алгоритми та комп’ютерні програми.Приведено описание функции цели при решении задач многокритериальной оптимизации магнитных характеристик стеллараторных систем. Сформулированы исходные данные и ограничения на расчетные параметры. Получена 3D-модель граничной магнитной поверхности, для чего разработаны соответствующие математические модели, алгоритмы и компьютерные программы

Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images

The base methods, algorithms and standard programming tools which using for 3D images and for visualization by projection of the toroidal stellarator magnetic system screw-type winding were represented in this article. Work of the computer program for screw-type winding images manipulation and for necessary geometry information about given object receiving was represented.В статті наведено основні методи, алгоритми та стандартні програмні засоби, що використовуються для отримання 3D-зображення та зображення по проекціям гвинтових обмоток тороїдальних магнітних систем стелараторного типу. Описано роботу комп’ютерної програми, що дозволяє маніпулювати зображенням гвинтових обмоток й отримувати необхідну інформацію про геометрію об’єкту моделювання.В статье изложены основные методы, алгоритмы и стандартные программные средства, используемые для получения 3D-изображения и изображения по проекциям винтовых обмоток тороидальных магнитных систем стеллараторного типа. Описана работа компьютерной программы, позволяющей манипулировать изображением винтовых обмоток и получать необходимую информацию о геометрии моделируемого объекта

Mathematical simulation of the stress-strain state of the winding of a closed magnetic system

Mathematical modeling of the stress-strain state of the winding of a closed magnetic system was carried out, which consists in the development of a three-dimensional geometric model of the helical winding and the determination of the values of the characteristics of the magnetic system, which are best from the point of view of meeting the requirements of the technical task of the designed object.Проведено математичне моделювання напружено-деформованого стану обмотки замкнутої магнітної системи, котре полягає в розробці тривимірної геометричної моделі гвинтової обмотки та визначенні значень характеристик магнітної системи, найкращих з точки зору задоволення вимог технічного завдання проектованого об’єкта

Models, methods, and technologies for calculation of characteristics of the physical facility Uragan-2M

Models, methods, and algorithms for three-dimensional modeling of the screw winding of the Uragan-2M torsatron are considered. The application of the method of kinematic modeling is substantiated as the most acceptable for obtaining solid-state and surface models of elements of a magnetic system. Methods for calculating the stresses and strains arising in the elements of the magnetic system of a screw winding under the influence of ponderomotive forces are presented, which makes it possible to determine the strength of the structural elements of the facility.Розглянуто моделі, методи і алгоритми тривимірного моделювання гвинтової обмотки торсатрона Ураган-2М. Обґрунтовано застосування методу кінематичного моделювання як найбільш прийнятного для отримання твердотільної і поверхневої моделей елементів магнітної системи. Наведено методи розрахунку напружень і деформацій, що виникають в елементах магнітної системи гвинтової обмотки під впливом пондеромоторних сил, що дає можливість визначити міцність елементів конструкції установки.Рассмотрены модели, методы и алгоритмы трехмерного моделирования винтовой обмотки торсатрона Ураган-2М. Обосновано применение метода кинематического моделирования как наиболее приемлемого для получения твердотельной и поверхностной моделей элементов магнитной системы. Приведены методы расчета напряжений и деформаций, возникающих в элементах магнитной системы винтовой обмотки под воздействием пондеромоторных сил, что дает возможность определить прочность элементов конструкции установки

Modeling of the substrate cooling system in the installation for the deposition of coatings by the gas plasma method

The efficiency of diamond coating synthesis depends on both the parameters of the plasma flow and the uniform temperature distribution on the surface of the substrate on which the coating is synthesized. Mathematical modeling of the substrate cooling system in the installation for the deposition of coatings by the gas plasma method was carried out in order to find optimal parameters at which high density and radial uniformity of energy and chemically active particle flows are simultaneously achieved on the substrate in the process of synthesis of diamond coatings. The task was solved by direct search methods using the FlowSimulation module of the SolidWorks package.Ефективність синтезу алмазного покриття залежить від параметрів плазмового потоку й однорідного розподілу температури на поверхні підложки, на якій здійснюється синтез покриття. Проведено математичне моделювання системи охолодження підложки в установці для осадження покриттів газоплазмовим методом з метою знаходження оптимальних параметрів, при яких як висока щільність, так і радіальна однорідність енергії і хімічно активних потоків частинок одночасно досягаються на підложки в процесі синтезу алмазних покриттів. Завдання вирішувалося методами прямого пошуку із використанням модуля FlowSimulation пакета SolidWorks

Phase Behavior of Aqueous Na-K-Mg-Ca-CI-NO3 Mixtures: Isopiestic Measurements and Thermodynamic Modeling

A comprehensive model has been established for calculating thermodynamic properties of multicomponent aqueous systems containing the Na{sup +}, K{sup +}, Mg{sup 2+}, Ca{sup 2+}, Cl{sup -}, and NO{sub 3}{sup -} ions. The thermodynamic framework is based on a previously developed model for mixed-solvent electrolyte solutions. The framework has been designed to reproduce the properties of salt solutions at temperatures ranging from the freezing point to 300 C and concentrations ranging from infinite dilution to the fused salt limit. The model has been parameterized using a combination of an extensive literature database and new isopiestic measurements for thirteen salt mixtures at 140 C. The measurements have been performed using Oak Ridge National Laboratory's (ORNL) previously designed gravimetric isopiestic apparatus, which makes it possible to detect solid phase precipitation. Water activities are reported for mixtures with a fixed ratio of salts as a function of the total apparent salt mole fraction. The isopiestic measurements reported here simultaneously reflect two fundamental properties of the system, i.e., the activity of water as a function of solution concentration and the occurrence of solid-liquid transitions. The thermodynamic model accurately reproduces the new isopiestic data as well as literature data for binary, ternary and higher-order subsystems. Because of its high accuracy in calculating vapor-liquid and solid-liquid equilibria, the model is suitable for studying deliquescence behavior of multicomponent salt systems