Проекты

3D-расчёты магнитной системы

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10 −11 классов

Направление работы: Моделирование, Электромагнетизм
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1498
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Создание модели магнитной системы соленоидального типа, удовлетворяющей техническому заданию детектора Spin Physics Detector для проекта NICA (Дубна).

Задачи

1. Выполнить обзор примеров использования магнитных систем в современной ускорительной физике.

2. Изучить основные требования, предъявляемые к конфигурации магнитного поля детектора SPD NICA.

3. Изучить используемые современные типы детекторов.

4. Изучить современные методы увеличения области однородности магнитного поля магнитной системы (основное требование).

5. Научиться работать в программе Opera3D/TOSCA, предназначенной для моделирования магнитных систем.

6. Моделировать учебные задачи магнитостатики в программе Opera3D/TOSCA.

7. Выбрать тип магнитной системы.

8. Моделировать базовую магнитную систему соленоидального типа, кросс-чек.

9. Оптимизировать базовую модель.

10. Создать собственную модель.

Описание

В настоящий момент активно ведётся разработка детектора спиновой физики (SPD) для проекта NICA. Задача выбора конфигурации магнитной системы является комплексной, так как включает в себя не только нахождение распределения магнитного поля, но и прочностные расчёты, температурные деформации, эффекты сверхпроводимости, кроме того, может понадобиться рассмотрение нестационарной задачи. Процесс разработки детектора имеет итеративный характер. Конфигурация детектора определяет конфигурацию магнитного поля в нём. В «первой итерации» инженерной команде необходимо определиться, какая конфигурация магнитной системы будет взята за основу, с тем чтобы обеспечить правильную конфигурацию магнитного поля, позволяющую специалистам по распознаванию частиц по траекториям выполнить поставленные перед ними задачи.

Основная идея работы − поучаствовать в первой итерации разработки детектора, когда происходит предварительная грубая прикидка типа и параметров магнитной системы, лежащей в его основе. Другими словами, предложить собственную модель, в первом приближении, удовлетворяющую требованиям к магнитному полю.

Результат

  1. Реализованы два варианта оптимизации базовой модели магнитной системы соленоидального типа.
  2. Создана и рассчитана собственная модель (С-модель).
  3. Выполнен кросс-чек С-модели (проверка уровня однородности поля модели, необходимого для детектора CLEO II).

Оснащение и оборудование

  • Компьютер
  • Программное обеспечение Opera3D/TOSCA

Перспективы использования результатов работы

Результаты переданы расчётной команде инженеров мегасайнс-проекта NICA, будут использованы для конечного выбора типа модели SPD в первой «итерации».

В случае выбора предложенной модели в качестве основной предполагается дальнейшая детализация модели, увеличение её реализма