Оптимизация вычислений распределения магнитных полей в среде с помощью COMSOL// А.Червяков ОИЯИ

Приглашенный доклад на дне COMSOL 2018 в Москве О выступающем: Александр Червяков, к.ф-м.н., в.н.с. ОИЯИ (Дубна). Продолжительное время работает в области прикладной сверхпроводимости в команде нобелевского лауреата проф. Карло Руббиа (ЦЕРН). Аннотация: Типичная 3D-конфигурация дипольного магнита состоит из двух токонесущих сверхпроводящих катушек окружающих ферромагнитный сердечник с нелинейной намагниченностью и дополняется множеством более мелких элементов (полюса, инжектор, направляющие пучка частиц и т.д.) с высоким аспектным соотношением. Это приводит к большому числу степеней свободы (DOF) при построении конечно-элементной сетки и, как следствие, к большим затратам вычислительных ресурсов при вычислении распределения магнитных полей. К тому же, оптимальная точность вычислений, необходимая инженерам, не должна превышать Гаусса (10-4 Тесла). Всё это приводит к необходимости оптимизации вычислений с которой, как будет показано, пакет COMSOL Multiphysics® прекрасно справляется как при построении сеток, так и при использовании симметрии и комбинировании потенциала различных решателей. Более того, начиная с версии 5.3а, помимо интерфейса Magnetic Fields (MF), использующего формулировку векторного потенциала, при вычислении распределения магнитных полей дипольных магнитов в среде COMSOL Multiphysics® стало возможным использовать интерфейс Magnetic Fields, No Current (MFNC) в формулировке полного скалярного потенциала, для однозначности которого достаточно сделать разрезы трёхмерной области заключённой между токонесущими элементами и задать скачок потенциала равный по величине суммарному току в катушке на поверхности разреза. Так как в этой формулировке каждый узел имеет вместо трёх только одну неизвестную переменную, её преимущество с точки зрения оптимизации вычислений очевидно и будет продемонстрировано в докладе.