BOUT++ 网格产生阅读

2020-10-11 本文已影响0人锅炉工的自我修养

创建case

1. 创建sf2.5-- 调查内外不对称性
- done
1. 运行sd10-- 选取相同的辐射case
- done
1. 运行sf1.5-- Argon 在较低的注入速率实现脱靶
- crash
1. 运行sd16-- 获得合适的辐射case
- done

网格

1.找到源文件
- hyponotoad.pro
- hypnotoad_version.pro
- tools/tokamak/gridgen/hypnotoad_version.pro

2. Hands-on exercises: transport code

generate the grid file

1. EFIT 生成网格
- 通过hypnotoad将 gfile转化为nc-file
- 网格分辨率：NX= $2^{n}+4$ （径向），NY= $2^{n}$ (极向)
1. 从实验获得的p-file获得剖面信息
- 通过pfile2Grid.pro读取p-file
- 通过prof_fit.pro拟合并smooth剖面
- Ni2Gridall_im.pro将数据写入nc-file
  image.png

获取输运系数的一种方式

基于实验测量的内边界等离子体剖面，有效粒子热输运可以从输运方程获得（不考虑漂移）with sources from inner radial boundary

geometry used in the simulation

1. 导入文件
1. 显示文件的基本信息

稳态解剖面

1. 如何绘图？
1. 含时的问题
1. 上游剖面（温度+密度）
- 在边界线内部，我们固定等离子体密度和温度剖面为实验剖面使用计算的输运系数
- 在SOL，我们计算通过鞘层边界条件使用输运方程，通过扩展台基区输运系数到SOL

Generate grid-file for Bout++

1. IDL
- 通过hypnotoad读取gfile
  - EFIT
- 网格分辨率：
  - $（2^{n}+4） \times 2^{n}$ (径向，极向)

Important

阅读源码ee

TOKAMAK GRIDS FOR BOUT++

磁平衡装换

1. 该code可以被用来作为一个外部的生成GS-磁平衡的工具，用它生成为bout++使用的网格输入文件
- elite/elite2pdb 从EFIT 格式装换
- 该程序输出一个中间的PDB文件，然后交互IDL，装换为BOUT++的输入信息
  - all/pdb2bout.pro

pdb2bout, "intermediate_file.pdb",output="grid.pdb" [,/smooth]

Grid generation

从EFIT 的磁平衡生成网格，提供内BOUT++使用

gridgen/ Grid generation codes
gridgen/doc Manual for grid generation

hypnotoad is a graphical interface in IDL to these routines:

IDL> hypnotoad

Equilibrium generation

产生近似的磁平衡
- shifted_circle/ generate shifted circle equilibria

limiter???????

Intermediate PDB file format

存储 GS-平衡

必须的文件

1. Scalar quantities
- nx:surface number
- ny: number of pointer per flux-surface
1. 1D arrays (nx)
- psi: psi on each flux surface
- mu0p: Mu0*pressure
- mu0pprime
- f
- ffprime
- qsafe: safety factor
1. 2D arrays (nx by ny)
- Rxy: Major radius of each point
- Zxy: Height of each point
1. Optional quantities

If these are not present they can be inferred from other quantities or entered manually.

Bpxy: Poloidal field
Btxy: Toroidal field
Brxy: B field in R direction
Bzxy: B field in Z direction
Ni: density
Te: electron temperature
Ti: Ion temperature

Tokamak grid generator in IDL

B.D.Dudson

1. Introduction

1. 磁场线对齐网格对于tokamak模拟是很重要的，有如下特点
- IDL 环境
- 自动调整设置，网格生成可自定义，但是输入的最小数目非常小（网格数和psi变化）。PSI变化要求符合边界
- 可以操作一个任意数目XP的位型，可以应付奇怪的位型

对于更加复杂的网格生成器，例如CARRE 网格生成器for B2, UEDGE 也可以生成使用与BOUT++的输入。

Using the Hypnotoad（飞向未来的催眠蛤蟆）

1. 调用

IDL> hypnotoad

出现如图的图形界面

image.png

1. load the equ（import equ）

Read G-EQDSK

image.png

1. Read boundary

不尝试识别边界

image.png

一旦你获得磁平衡和边界，输入径向和极向格数
归一化PSI （0 磁轴，1=innermost separatrix）
自定义重新分配
1. Generate mesh (create_grid.pro)
- 定位初始XP，选择哪个是内部的点，已经对应的psi值
- 约束决定对应的偏滤器靶板以及芯部边界
- 常数psi到达靶板靶板
- 下图为下左偏滤器区域的网格。
  
  image.png
- 网格并不会总是从左下开始，网格从内X点开始（ $\psi=1$ ）顺时针产生网格，对于UDN网格从右上开始产生
- 如果需要，可以再次产生网格

"Strict boundaries",决定格点是否超过边界。如果关闭偏滤器腿会在边界停止，但是径向网格允许穿过边界

如果觉得合适，可以点击“Output mesh”产生网格。
image.png

尽管网格生成是自动，一些网格需要用户交互

检查equ是否合适
电流和压强剖面是否合理
不合适会出现数值问题，产生的结果也是不正确的

1. 计算压强梯度的公式
  
  image.png
$h_{\theta}$ 通过格点几何距离计算，
$B_{\zeta}$ 从 $f(\psi)$
$B_{\theta}$ 从 $\psi$ 衍生出

create_mesh.pro using DCTs

计算的压强与压强的对比

image.png

使用网格生成器

1. create_grid 获取2D的 $\psi$ ,产生的沿着流表面的正交网格
psi_inner,归一化的在最内边界
- scalar:用作芯部和PF区域
- array[0]:芯部的内归一化 $\psi$
- array[1..n_xpoint]:内 $\psi$ for 每一个PF区域
psi_outer：最外边界归一化磁通
- scalar: 芯部和PF区域
- array[0..n_xpoint-1]:每一SOL区域的最外边界磁通
nrad:径向格点数
- scalar:总的径向网格数，自动分区
- array[0]:芯部的径向径向格点
- array[1..(n_xpoint-1)]:边界间的径向格点（从芯部到边界）
- array[n_xpoint]: 最后一个边界外的径向格点
npol:极向格点数
- scalar: 中的格点数.基于极向arc长度分割极向区域
- array[0..(3*n_xpoint-1)]:
rad_peaking
pol_peaking

4. DCT

image.png

5. 寻找关键点

6. 区域划分

7. separatrices

计算经过XP的等高线
闭合一个XP，近似改变 $\psi$
image.png
image.png

reading the source code

种下一棵树最好的时间是10年前，其次就是当下。

project：tokamak_grids

README

1. 代码产生tokamak问题的输入文件

grid generation

pyGridGen

README

1. BOUT++ python 预处理 module

本module包含的文件夹产生一个workflow，为BOUT++产生输入网格文件。改脚本是IDL脚本的延伸翻译 in ../gridgen，功能与../gridgen/test.pro类似

dependencie:

../../../tools/pylib (include in PYTHONPATH)
matplotlib/pylab
numpy
scipy
sys
bunch   https://pypi.python.org/pypi/bunch
mayavi2/mlab
itertools
cPickle
netCDF4
time
copy
ode.lsode  http://web.engr.illinois.edu/~mrgates2/ode/

*Initial development on a MacOS X using Enthought Canopy 1.1 python installation. 
Most packages should be there by default except maybe mayavi2, ode.lsode and bunch.

1. 执行：python workflow.py
1. anlyse_equil.py fllows the IDL algorithm step by step, Analyse_equil_2.py 小修，Analyse_equil_3.py 目前最有效。

workflow.py(main function)

基本流程

1. grid

BOUT++ 网格产生阅读

创建case

网格

2. Hands-on exercises: transport code

generate the grid file

获取输运系数的一种方式

geometry used in the simulation

稳态解剖面

Generate grid-file for Bout++

阅读源码ee

TOKAMAK GRIDS FOR BOUT++

磁平衡装换

Grid generation

Equilibrium generation

Intermediate PDB file format

必须的文件

Tokamak grid generator in IDL

B.D.Dudson

1. Introduction

Using the Hypnotoad（飞向未来的催眠蛤蟆）

使用网格生成器

4. DCT

image.png

5. 寻找关键点

6. 区域划分

7. separatrices

reading the source code

project：tokamak_grids

README

pyGridGen

README

dependencie:

workflow.py(main function)

基本流程

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