EAST边界等离子体SOLPS5.0模拟分析 刘晓菊 2015-06-20.

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1 EAST边界等离子体SOLPS5.0模拟分析 刘晓菊

2 ELM-free and ELM H-mode的模拟（LSN）
主要工作 纯欧姆炮的模拟（DDN） 充气及脱靶的模拟（CDN） ELM-free and ELM H-mode的模拟（LSN） 1

3 一、纯欧姆炮的模拟：纯欧姆炮——41587 Solps5.0=B2.5+Eirene，即二维（极向-径向）的多流体模拟程序B2.5
与三维的monte-carlo的动力学程序EIRENE的耦合。主要用于偏滤器 设计和边界等离子体行为的模拟及预测。 Shot41587，物理网格 实验参数 6.0s， CDN ，纯欧姆放电； Poh~260kW； ne~1.5e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL~260kW, 能量均分； nsep~2.3e18m-3； D~0.4m2/s, χ~2.0m2/s; 考虑了物理化学溅射，其中化学溅射产额率为2%； 计算网格:76x18。 2

4 模拟结果比较 一、纯欧姆炮的模拟： Solps5.0与EMC3-EIRENE的比较 误差的可能原因： 1）探针测量误差
偏滤器靶板密度温度分布 误差的可能原因： 1）探针测量误差 2）EFIT反演磁面误差 要充分结合模拟和实验进行研究 分析，合理可靠的实验参数十分 关键。 3

5 二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383
Shot41383，物理网格 实验参数 4.4s，CDN，低杂波和欧姆加热； Pin~2MW； ne~4.0e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL=1.6MW, 能量均分； nsep=1.2e19m-3； D~0.3m2/s, χ~1.0m2/s; 考虑了物理化学溅射，其中化学溅射产额率为3%； 计算网格:74x18。 计算区域 Core区 SOL区 径向 9 极向 12+14 4*12 4

6 模拟结果——不同充气速率下LO靶板参数比较
二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 模拟结果——不同充气速率下LO靶板参数比较 5

7 模拟结果——不同充气速率下的Zeff 二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383 充气位置：下dome区。
充气后，Zeff在下偏滤器增加较明显，平均zeff从1.06增大到1.56。 5

8 二、充气及脱靶的模拟：充Ar气与脱靶——41383
模拟结果——不同充气速率下的线辐射率 6

9 模拟结果——ballooning 效应@Ar puff rate=5e21
Ballooning effect in SOLPS： β · (Bref/Blocal)α, β：调整参数， α气球模参数。 考虑了ballooning效应后，内外不对称性明显增强。 7

10 三、H-mode模拟：ELM-free——49825
Shot49825，物理网格 实验参数 27s，LSN，低杂波和欧姆加热； Pin~2MW； ne~3.0e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL=1.2MW, 能量均分； nsep=1.2e19m-3； 考虑了物理化学溅射，其中化学溅 射产额率为3%； 计算网格:64x24。 计算区域 Core区 SOL区 径向 12 极向 36 12+16 8

11 三、H-mode模拟：ELM-free——49825
模拟结果——L-mode 和H-mode下的中平面参数比较 9

12 模拟结果——L-mode 和H-mode 下divertor参数比较
三、H-mode模拟：ELM-free——49825 模拟结果——L-mode 和H-mode 下divertor参数比较 H模下，密度下降，而温度增大。靶板热流减小约8%。 10

13 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-I
三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-I 200 μs 11

14 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-II
三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 中平面参数-II 12

15 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-I
三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-I 相比于inter-ELM，在ELM时密度相当，而温度显著增大。 13

16 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-II
三、H-mode模拟：ELM——49825 模拟结果——ELM H-mode 下divertor参数-II 相比于inter-ELM，在ELM时靶板热流峰值约增加50%以上。 14

17 谢谢！

18 二、边界数值模拟相关工作：Solps5.0程序与EMC3-EIRENE的比较
EMC3-EIRENE，即三维边界Monte-Carlo模拟程序。主要用于边界三物理问题的模拟。 模拟结果比较 实验参数 中平面SOL区密度温度分布 6.0s，LSN，纯欧姆放电； Poh~260kW； ne~1.5e19m-3，弦平均密度； 模拟参数设置 PSOL~260kW, 能量均分； nu~0.5e19m-3； D~0.4m2/s, χ~2.0m2/s; 计算网格:72x20; 偏滤器靶板密度温度分布 计算区域 Core区 SOL区 径向 10 极向 48 12+12 误差的可能原因： 1）探针测量误差 2）EFIT反演磁面误差 要充分结合模拟和实验进行研究分 析，合理可靠的实验参数十分关键。 -1