Skip to content

Commit

Permalink
Add presentation tmp
Browse files Browse the repository at this point in the history
  • Loading branch information
fuodorov committed Feb 13, 2024
1 parent 2bc90fd commit 9dd572a
Showing 1 changed file with 0 additions and 103 deletions.
103 changes: 0 additions & 103 deletions presentation.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -60,107 +60,4 @@
\titlepage
\end{frame}

% Слайд с содержанием (опционально)
\begin{frame}{Содержание}
\tableofcontents
\end{frame}

\section{KENV}

\subsection{Введение}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Для корректного учета пространственного заряда в динамике пучка необходимо проводить моделирование с участием большого числа макрочастиц, при этом время счета может занимать \textbf{часы и даже дни}.
\item Простой и удобной альтернативой для моделирующих программ с макросчастицами может быть код на основе уравнения огибающей для эллиптического пучка с распределением Капчинского-Владимирского.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Задачи}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Разработать код (KENV) для моделирования динамики пучка на основе модели Капчинского-Владимирского.
\item Сравнить результаты численного моделирования, полученные в созданном коде, с другими моделирующими программами (ASTRA, UtraSAM).
\item Рассмотреть приложения для созданного кода на примере применения генетического алгоритма для восстановления огибающей.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Уравнения огибающей для пучка}

\begin{frame}[shrink = 10,c]
\frametitle{\insertsubsection}
Движение аксиально-симметричного пучка в транспортном канале при наличии соленоидов может быть описано следующим уравнением:
\begin{equation}
\displaystyle r'' + \frac{1}{\beta^2\gamma} \gamma' r' + \frac{1}{2\beta^2\gamma}\gamma''r + k_sr - \frac{P}{r} - \frac{\epsilon^2}{r^3} = 0.
\end{equation}
В уравнении рассматривается круглый пучок с радиусом $r$ и равномерным распределением плотности объемного заряда. $\beta$ "--- безразмерная скорость, $\gamma$ "--- Лоренц-фактор, $\gamma' = \dfrac{d\gamma}{dz}$, $\gamma'' = \dfrac{d^2\gamma}{dz^2}$, $P = \dfrac{2I}{I_a\beta^3\gamma^3}$ "---обобщенный первеанс пучка, $I$ "--- ток пучка, $I_a = \dfrac{mc^3}{e} \approx 17$~кА, $\epsilon$ "--- эмиттанс пучка.
\[k_s = \left ( \frac{eB_z}{2m_ec\beta\gamma} \right )^2 =
\left ( \frac{cB_z[\mathrm{T}]}{2\beta\gamma\cdot 0.511\cdot 10^6 \cdot \mathrm{volt}} \right )^2\] --- жесткость соленоидальных линз.
\end{frame}

\subsection{Моделирование транспортировки пучка}

\begin{frame}[shrink = 20,c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{lia_for_presentation.png}
\caption{Сравнение огибающих рассчитанных с помощью разных кодов в линейном ускорителе}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Моделирование в программе ASTRA заняло около 4~часов. Число разбиений сетки в области пучка $75\times501$, 1~000~000 макрочастиц с равномерным поперечным распределением и длительностью импульса 20~нс.
\item В UltraSAM (пунктирная линия) моделирование с сеткой $32\times640$ заняло трое суток.
\item В коде KENV (сплошная линия) интегрирование уравнения с шагом в 1~мм по $z$ заняло несколько секунд.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Восстановление огибающей пучка}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=1.0\textwidth]{genetic_envelope_for_presentation.png}
\caption{Процесс восстановления огибающей под заданную}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Применительно к коду KENV в качестве особи был выбран вектор из \mbox{9-ти} сил соленоидальных линз.
\item Стартовая популяция включала в себя 100 особей, в которых магнитные поля $B_z$ являлись гауссовыми случайными величинами с некоторым средним значением.
\item Функция приспособленности представляла собой квадратный корень из среднеквадратичного отклонения от заданной огибающей пучка и результатов моделирования.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Выводы и заключение}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Разработан KENV на основе решения уравнения Капчинского-Владимирского.
\item Получено хорошее совпадение для огибающей в 15-ти метровом ускорительном тракте в сравнении с PIC~кодом ASTRA, программой UltraSAM
\item С помощью KENV и генетического алгоритма удалось восстановить огибающую электронного пучка.
\item Высокая скорость счета KENV, во много раз превосходящая ASTRA и UltraSAM, позволила создать интерактивный интерфейс для настройки и проводки электронного пучка в более длинных и сложных ускорителях в режиме реального времени. Это существенно облегчило их настройку, сократив число тестовых импульсов и тем самым увеличило производительность и срок службы установок.
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Fedorov, V. V., Nikiforov, D. A., Petrenko, A. V., KENV, BINP, 2019, \href{https://github.com/fuodorov/kenv}{https://github.com/fuodorov/kenv}
\item High-Current Electron-Beam Transport in the LIA-5 Linear Induction Accelerator. D. A. Nikiforov, M.F. Blinov, V. V. Fedorov, et al. Phys. Part. Nuclei Lett. 17, 197-203 (2020).
\item Investigation of high current electron beam dynamics in linear induction accelerator for creation of a high-power THz radiation source. D. A. Nikiforov et al. Journal of Instrumentation, Volume 16, November 2021.
\end{itemize}
\end{frame}

\section{REDPIC}
\end{document}

0 comments on commit 9dd572a

Please sign in to comment.