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Magnettechnologie and Numerische Feldberechnung

Magnettechnologie and Numerische Feldberechnung. S. Russenschuck CERN, TE-MCS. CMS (Klasse 1). LHC Magnete im Tunnel (Klasse 2). LHC Dipol. Feld 8.3 T Apertur 56 mm L änge 14.3 m Nom. Strom 11800 A Energie 6.9 MJ. Hohes Feld und hohe Stromdichte.

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Presentation Transcript

  1. Magnettechnologie andNumerische Feldberechnung S. Russenschuck CERN, TE-MCS

  2. CMS (Klasse 1)

  3. LHC Magnete im Tunnel (Klasse 2)

  4. LHC Dipol Feld 8.3 T Apertur 56 mm Länge 14.3 m Nom. Strom 11800 A Energie 6.9 MJ Hohes Feld und hohe Stromdichte

  5. Ein Multiphysik Problem • Strahlphysik • Materialwissenschaft: Supraleitende Kabel, Stahl, Isolierung • Grossmaschinenbau und Feinmechanik • Vakuumtechnik • Tieftemperaturphysik (Superflüssiges Helium) • Vermessungswesen (Magnetausrichtung) • Feldmessungen und Quenchtests • Elektrotechnik (Netzgeräte, Durchführungen, Bussysteme, Quenchüberwachung) • Analytische und Numerische Feldberechnung

  6. Analytische und Numerische Feldberechnung • Lineare Algebra • Vektoranalysis • Harmonische Felder • Green’sche Funktionen und Spiegelungsmethode • Funktionentheorie • Differentialgeometrie • Numerische Feldberechnung • Cartan-Kalkül und Diskreter Elektromagnetismus • Hysteresemodellierung • Gekoppelte (thermisch, magnetisch, elektrisch) Systeme • Mathematische Optimierung

  7. Das CERN Feldberechnungsprogramm ROXIE

  8. Integrierter Entwurf • Objektorientierte Geometriegenerierung • Konzeptdesign mit genetischen Optimierungsmethoden • Minimierung von Saturationseffekten im Eisenjoch (BEM-FEM Kopplung) • Berechnung der Supraleitermagnetisierung • Berechnung der Wirbelströme im Rutherford-Kabel (Roebelstab) • Quenchsimulation • 3D-Spulengeometrie und Eisenjochoptimierung • Toleranzanalysen • Erstellung von Zeichnungen, rapid prototyping • Inverse Feldberechnung

  9. Der LHC Magnet Zoo

  10. Normalleitende Magnete

  11. Optimization Algorithms TU-Wien

  12. Finite-Elemente/Randelemente Kopplung (FEM-BEM) TU-Stuttgart, Uni. Saarland 12

  13. Parametrische Gitternetzgenerierung (Top. Gebietszerlegung) TU-Stuttgart

  14. Differentialgeometrie fuer Spulenenden TU-Vienna

  15. Supraleiter Magnetisierung (Hystherese Model) TU-Berlin

  16. Wirbelstroeme in Roebelstaeben (Algebraische Topologie) Univ. Rom

  17. Quench Verlauf (Multi-Physik) Quench erkannt Quenchheizer wirksam Magnet normal- leitend Quench-back Diode schaltet TU-Berlin

  18. CERN Doktorandenprogramm • Existierendes CERN Doktorandenprogramm • derzeit ca. 85 Doktoranden des Programms am CERN • technisch orientierte Themen • typisch 2 - 3 Jahre Aufenthalt am CERN • danach Promotion an Heimathochschule • Bislang nur geringe deutsche Beteiligung • Zusätzlich 20 Deutsche durch das Wolfgang-Gentner Programm • Bewerbungen: • direkt bei CERN über e-RT: http://ert.cern.ch/ • Nächste Bewerbungsfristen • 22. September 2009(Bewerbungsfrist: 7.08.2009) • 1. December 2009(Bewerbungsfrist: 23.10.2009)

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