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...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81307 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images / V.P. Vorobyova, M.S. Krugol, V.P. Lukyanova, S. A. Martynov, Y.V. Rudychev, A.Yu. Yurkin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 6. — С. 166-167. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81307 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Vorobyova, V.P. Krugol, M.S. Lukyanova, V.P. Martynov, S. A. Rudychev, Y.V. Yurkin, A.Yu. 2015-05-14T16:28:38Z 2015-05-14T16:28:38Z 2005 Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images / V.P. Vorobyova, M.S. Krugol, V.P. Lukyanova, S. A. Martynov, Y.V. Rudychev, A.Yu. Yurkin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 6. — С. 166-167. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 62.20. ja https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81307 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. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Теория и техника ускорения частиц Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images Методы и аппаратно-ориентированные алгоритмы синтеза изображения винтовых обмоток стеллараторных систем Методи та апаратно-орієнтовані алгоритми синтезу зображення гвинтових обмоток стелараторних систем Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| spellingShingle |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images Vorobyova, V.P. Krugol, M.S. Lukyanova, V.P. Martynov, S. A. Rudychev, Y.V. Yurkin, A.Yu. Теория и техника ускорения частиц |
| title_short |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| title_full |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| title_fullStr |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| title_full_unstemmed |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| title_sort |
methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images |
| author |
Vorobyova, V.P. Krugol, M.S. Lukyanova, V.P. Martynov, S. A. Rudychev, Y.V. Yurkin, A.Yu. |
| author_facet |
Vorobyova, V.P. Krugol, M.S. Lukyanova, V.P. Martynov, S. A. Rudychev, Y.V. Yurkin, A.Yu. |
| topic |
Теория и техника ускорения частиц |
| topic_facet |
Теория и техника ускорения частиц |
| publishDate |
2005 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Методы и аппаратно-ориентированные алгоритмы синтеза изображения винтовых обмоток стеллараторных систем Методи та апаратно-орієнтовані алгоритми синтезу зображення гвинтових обмоток стелараторних систем |
| description |
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.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81307 |
| citation_txt |
Methods and hardware oriented algorithms for making stellarator magnetic system screw-type winding images / V.P. Vorobyova, M.S. Krugol, V.P. Lukyanova, S. A. Martynov, Y.V. Rudychev, A.Yu. Yurkin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 6. — С. 166-167. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT vorobyovavp methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT krugolms methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT lukyanovavp methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT martynovsa methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT rudychevyv methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT yurkinayu methodsandhardwareorientedalgorithmsformakingstellaratormagneticsystemscrewtypewindingimages AT vorobyovavp metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT krugolms metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT lukyanovavp metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT martynovsa metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT rudychevyv metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT yurkinayu metodyiapparatnoorientirovannyealgoritmysintezaizobraženiâvintovyhobmotokstellaratornyhsistem AT vorobyovavp metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem AT krugolms metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem AT lukyanovavp metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem AT martynovsa metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem AT rudychevyv metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem AT yurkinayu metoditaaparatnooríêntovaníalgoritmisintezuzobražennâgvintovihobmotokstelaratornihsistem |
| first_indexed |
2025-11-25T20:25:29Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:25:29Z |
| _version_ |
1850520955498004480 |
| fulltext |
METHODS AND HARDWARE ORIENTED ALGORITHMS FOR
MAKING STELLARATOR MAGNETIC SYSTEM
SCREW-TYPE WINDING IMAGES
V.P. Vorobyova, M.S. Krugol, V.P. Lukyanova, S. A. Martynov, Y.V. Rudychev, A.Yu. Yurkin
National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
e-mail: khazhm@kipt.kharkov.ua
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.
PACS: 62.20. ja
1. INTRODUCTION
Considerable technical problems are appearing
under toroidal stellarator magnetic system designing.
These problems connected with construction geometry
description and with creation images of the complicated
construction elements with difficult shape and big
overall size [1]. Such kind of working requires a high
level accuracy and enlists a lots of specialists and it is
also spends a lot of time. Modern computer techniques
make available to find solution onto qualitative new
high level. For this is necessary to develop
mathematical models [2] and algorithms [3] in goal to
create interactive systems for receiving geometry and
computer images of screw-type winding.
The goal of given work is development such kind of
program with possibility to create 2D and 3D images of
screw-type winding.
2. MATHEMATICAL MODELS FOR
GEOMETRY DESCRIPTION
Mathematical modes for geometry description of the
screw-type winding surfaces are describes as solution of
the systems of transcendental and non-lineal first order
differential equations. Such kind equations provide
receiving of the coordinates of the characteristic
elements of screw-type winding as data array.
Under development models it is necessary to taking
into account following features of the stellarator
magnetic systems:
• Complex space shape;
• Periodical configuration of screw-type winding pole;
• Huge overall size;
• Screw-type winding surface do not have evolvent;
• Screw-type winding surfaces formation as result of
fixed plate figure movement along winding line;
,2)2sinsin(1 k
lmh
π+ϑβ−ϑα−ϑ=ϕ (1)
where ϕ – meridian cross section angle of winding line;
α, β – modulation coefficients; mh – numbers of
winding conductor steps; l – numbers of the winding
conductor entrance; k = 0,1,…,m – 1 – numbers of
poles. Coordinates of this point is possible to formulate
by angles ϑ and ϕ :
);,(),( 2
0
21
0
1 ϕϑς+ϕϑς= xxм llx
);,(),( 2
0
21
0
1 ϕϑς+ϕϑς= yyм lly (2)
);,(),( 2
0
21
0
1 ϕϑς+ϕϑς= zzz llx
where ,ϑ ϕ – coordinates of the point of intersection
of normal plane and winding line; 0
2
0
1 , ςς – coordinates
of one of normal cross section pole edges. Impart
consequentially ,ϑ values Nϑϑϑ ,,, 21 it is possible
to give coordinates corresponding line points. Such line
is described by one of the vertex of normal cross
section. Array formed by this way is a data about line
formed by pole edge. Similar way it is possible to take
arrays, which was characterized other poles. Length of
the normal cross section middle line by their angle width
is main element, which was defining the shape of pole.
Shaft-bow length of middle line determine from
following formula:
,]cos)2/([
)2/(
22
0
222222
ϕϑ+++
+ϑ+=++=
dhaR
dhadzdydxdS
(3)
therefore
,]cos)2/([)2/(
2
2
0
2
ϑ
ϕϑ++++=
ϑ d
dhaRha
d
dS (4)
here h is pole high R0, a is longer and shorter tore radius
respectively.
Differential dependences between angle ϑ and shaft-
bow of middle line S are:
,
}cos]sincos[{sin)sincos(
sincos
2/
1
22 ϑν+ϕν−ϕνϑ+ϕν−ϕν
ϕν+ϕν
×
×
+
=ϑ
zyxxy
xy
hadS
d
(5)
,
}cos]sincos[{sin)sincos(
cos)sincos(sin
cos)2/(
1
22
0
ϑν+ϕν+ϕνϑ+ϕν−ϕν
ϑν+ϕν+ϕνϑ
×
×
ϑ++
=ϕ
zyxxx
zyx
haRdS
d
(6)
166 PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2005, № 6.
Series: Nuclear Physics Investigations (45), p. 166-167.
here zyx ννν ,, – components of the velocity of point
with coordinates ,ϑ ϕ .
Equations (5) and (6) are possible to consider as
system of two non-linear first order differential
equations. By solving this system taking into account
initial conditions ,ϑ=ϑ ϕ=ϕ at S = 0 it is possible to
determine dependence ϑ = ϑ(S) and ϕ = ϕ(S). From this
dependences determine desired value S*.
3. REALIZATION OF ALGORITHM
Realizations of screw-type winding surface model
algorithms are following:
• Kinematics designing method with possibility
surface modeling by fixed cross section (pole shape)
moved along winding line. Verge of such kind of
cross section is surface of the pole[3];
• Raster representation of modeled surface. Modeled
surface is mesh lay onto given surface. Mesh
elements are screw-type winding median pole set
and guides. Coordinates of angles of such kind mesh
is calculated and kept as array in computer memory;
• Usage of Bezier spline determining of points
coordinates when points are located arbitrary at
modulated surface [3].
Rв
2ψ H
1
2
α в
Screw-type winding with trapezoid pole (2) and
magnetic surfaces (1)
Computer program for obtaining images screw-type
winding poles realized by C code and used existing
program libraries MCF 6.0 and Stingray Objective
ToolKit 6.0. For 3D images was using TGS Open
Inventor V2.62 and TGS 3D Mastersuite V3.62.
Results of realizations following algorithms are
represented on figure1. On this figure is shown raster
representation of screw-type winding with trapezoid
shape of pole. Front and horizontal projections of given
of screw-type winding is shown.
4. CONCLUSIONS
Given interactive graphic system make possible
appreciably increase developers labour productivity at
all level of the stellarator system designing. Using
modern computers libraries and standard graphical
systems make possibility to modeling stellarator
systems on computers and after that developing all
necessary technical documentations.
REFERENCES
1. Ye.D. Volkov, V.A Suprunenko, A.A Shishkin.
Stellarator. Kiev: “Naukova dumka”, 1983, 310 p. (in
Russian).
2. D.I. Batischev. Search methods of optimal design.
М.: Sovetskoe radio, 1975, 215 p. (in Russian).
3. Problems of graphical information processing in
engineering CAD-systems. Cybernetics questions. М.:
1987, 167 p. (in Russian).
4. V.P. Vorobyeva, S.A Martynov, V.A. Rudakov,
E.A. Slabospitskaya, M.A Khazhmuradov. Computer
modeling of magnetic system spiral winding surfaces
// ACS and automatic devices. 2001, is. 115, p. 5-9 (in
Russian).
5. V.P. Vorobyova, V.P. Lukyanova, S.A. Martynov,
M.A. Khazhmuradov. Searching for optimal
parameters while developing cad system for stellarator
magnetic traps // Problems of Atomic Science and
Technology. Series: Nuclear Physics Investigations.
2004, №5(44), p. 161-163.
МЕТОДЫ И АППАРАТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ АЛГОРИТМЫ СИНТЕЗА ИЗОБРАЖЕНИЯ
ВИНТОВЫХ ОБМОТОК СТЕЛЛАРАТОРНЫХ СИСТЕМ
В.П. Воробьева, М.С. Круголь, В.П. Лукьянова, С.А. Мартынов, Е.В. Рудычев, А.Ю. Юркин
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.
МЕТОДИ ТА АПАРАТНО-ОРІЄНТОВАНІ АЛГОРИТМИ СИНТЕЗУ ЗОБРАЖЕННЯ
ГВИНТОВИХ ОБМОТОК СТЕЛАРАТОРНИХ СИСТЕМ
В.П. Воробйова, М.С. Круголь, В.П. Лук’янова, С.О. Мартинов, Є.В. Рудичев, А.Ю. Юркін
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.
167
REFERENCES
В.П. Воробьева, М.С. Круголь, В.П. Лукьянова, С.А. Мартынов, Е.В. Рудычев, А.Ю. Юркин
МЕТОДИ ТА АПАРАТНО-ОРІЄНТОВАНІ АЛГОРИТМИ СИНТЕЗУ ЗОБРАЖЕННЯ
ГВИНТОВИХ ОБМОТОК СТЕЛАРАТОРНИХ СИСТЕМ
В.П. Воробйова, М.С. Круголь, В.П. Лук’янова, С.О. Мартинов, Є.В. Рудичев, А.Ю. Юркін
|