(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111440025.X (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 中国科学院近代 物理研究所 地址 730013 甘肃省兰州市城关区南昌路 509号 (72)发明人 张磊　徐孟鑫　刘鲁北　王锋锋　 王志军　张斌　何源　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 冀志华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于COMSOL的超导腔优化方法、 系统、 设备 和介质 (57)摘要 本发明涉及一种基于COMSOL的超导腔优化 方法、 系统、 设备和介质， 方法包括以下步骤： 构 建超导腔的三维初始模型， 并定义相关变量、 区 域或边界条件； 在超导腔中引入射频功率， 并对 洛伦兹力引起的超导腔形变量和频率改变量进 行计算， 根据频率改变量计算洛伦兹失谐因子； 当计算得到的洛伦兹失谐因子大于设计值时， 则 对超导腔进行以超导腔壁厚为参数的参数化建 模， 得到不同参数扫描超导腔壁厚与洛伦兹失谐 因子的曲线， 选择洛伦兹失谐因子低于设计要求 值的最小值所对应的超导腔模型， 作为超导腔的 最优模型； 否则输出当前超导腔模 型作为超导腔 的最优模型。 本发明可以广范应用于超导加速腔 及加速器领域。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114186402 A 2022.03.15 CN 114186402 A 1.一种基于 COMSOL的超导腔优化方法， 其特 征在于包括以下步骤： 构建超导腔的三维初始模型， 并定义相关变量、 区域或边界条件； 在超导腔中引入射频功率， 并对洛伦兹力引起的超导腔形变量和频率改变量进行计 算， 根据频率改变量计算洛伦兹失谐因子； 当计算得到的洛伦兹失谐因子大于设计值 时， 则对超导腔进行以超导腔壁厚为参数的 参数化建模， 得到不同参数扫描超导腔壁厚与洛伦兹失谐因子的曲线， 选择洛伦兹失谐因 子低于设计要求值的最小值所对应的超导腔模型， 作为超导腔的最优模型； 否则输出当前 超导腔模型作为超导腔的最优 模型。 2.如权利 要求1所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述变量包括 腔体储能、 腔体微波储能计算值、 腔体储能系数、 腔体所受洛伦兹力大小； 定义的区域包括 超导腔壳体和超导腔内部空间； 定义的边界包括： 超导腔内壁； 定义的边包括束流轴线。 3.如权利 要求1所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述在超导腔 中引入射频功率， 并对洛伦兹力引起的超导腔形变量和频率改变量进行计算， 根据频率改 变量计算洛伦兹失谐因子的方法， 包括： 计算超导腔的本征 频率； 计算超导腔受洛伦兹力引起的形变量； 计算形变后的超导腔特 征频率； 计算洛伦兹失谐因子 。 4.如权利 要求3所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述计算超导 腔的本征频率的方法为： 首先， 为超导腔内部空间添加 第一电磁场频域物理场， 并设置超导 腔内壁为电场边界， 模拟电磁场在 超导腔内部的工作条件； 其次， 计算超导腔内部空间的电 磁场分布， 并绘制超导腔电磁场分布图； 最后， 绘制出超导腔的本征 频率。 5.如权利 要求3所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述计算超导 腔受洛伦兹力引起的形变量的方法为： 首先， 为超导腔壳体添加固体力学物理场， 并设置固 定边界， 为超导腔 内壁设置压力约束， 模拟超导腔在受到电磁场产生的洛伦兹力时的工作 条件； 然后， 计算洛伦兹力作用下超导腔产生的形变量。 6.如权利 要求3所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述计算形变 后的超导腔特征频率的方法为： 首先， 为超导腔内部空间添加 第二电磁场频域物理场， 并将 超导腔受洛伦兹力引起的形变量导入； 其次， 计算超导腔内部空间的电磁场分布， 并绘制超 导腔电磁场分布图； 最后， 绘制计算出超导腔特 征频率。 7.如权利 要求1所述的一种基于COMSOL的超导腔优化方法， 其特征在于： 所述对超导腔 进行以超导腔壁厚为 参数的参数化建模的方法， 包括以下步骤： 将超导腔的三维初始模型进行以超导腔壁厚为 参数的参数化建模； 分别计算各参数化模型对应的洛伦兹失谐因子； 选取各参数化模型对应的洛伦兹失谐因子中低于设计要求值的最小值， 并输出此参数 下的超导腔三维模型， 作为超导腔的最优 模型。 8.一种基于 COMSOL的超导腔优化系统， 其特 征在于， 包括： 初始模型构建模块， 用于构建超导腔的三维初始模型， 并定义相关变量、 区域或边界条 件；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114186402 A 2洛伦兹失谐因子计算模块， 用于在超导腔中引入射频功率， 并对洛伦兹力引起的超导 腔形变量和频率改变量进行计算， 根据频率改变量计算洛伦兹失谐因子； 判断模块， 用于当洛伦兹失谐因子大于设计值 时， 发送信号到模型调整模块， 否则 输出 当前超导腔模型作为超导腔的最优 模型； 模型调整模块， 用于对超导腔进行以超导腔壁厚为参数的参数化建模， 得到不同参数 扫描超导腔壁厚与洛伦兹失谐因子的曲线， 选择洛伦兹失谐因子低于 设计要求值的最小值 所对应的超导腔模型， 作为超导腔的最优 模型。 9.一种处理设备， 所述处理设备至少包括处理器和存储器， 所述存储器上存储有计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1到7任一项 所述基于 COMSOL的超导腔优化方法的步骤。 10.一种计算机存储介质， 其特征在于， 其上存储有计算机可读指令， 所述计算机可读 指令可被处理器执行以实现根据权利要求1到7任一项所述基于COMSOL的超导腔优化方法 的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114186402 A 3