Тема выпускной квалификационной работы: «Исследование газодинамики в системе инжекции диагностики параметров периферийной плазмы на токамаке “Глобус-M2”». Данная работа посвящена моделированию течения гелия в системе инжекции диагностики параметров периферийной плазмы. Целью работы является нахождение численного решения для осесимметричного распределения плотности и скорости газа в струе, вытекающей в вакуум без учёта влияния плазмы. Знание этих величин не только даёт возможность судить о степени локальности пучка гелия и работе диагностики, но позволит усовершенствовать столкновительно-излучательную модель, учитывая распределения скорости и концентрации нейтрального гелия. Работа была выполнена в программе ANSYS при помощи CFD-кода Fluent, который широко используется для решения ряда гидро-газодинамических задач: от расчёта протекания химических реакций в многофазной среде до проектирования крыла или двигателя самолёта. В ходе работы были получены параметры струи в случае истечения гелия из капилляра, а также рассчитаны, спроектированы и смоделированы два варианта сверхзвуковых сопел Лаваля, с помощью которых предполагается оптимизировать систему инжекции для улучшения компактности струи и увеличения её глубины проникновения в плазму. Это позволило бы увеличить пространственный диапазон применения диагностики и улучшить её точность измерений. Из результатов работы можно сделать вывод о том, что профиль сопла Лаваля довольно значительно влияет на распределение плотности струи, но незначительно на распределение скорости. Правильно выбранный профиль сопла позволит значительно сузить струю газа, но не может значительно увеличить характерную скорость.

The subject of the graduate qualification work is “Investigation of gas dynamics in the injection system for peripheral plasma diagnostic on "Globus-M2" tokamak”. This work is devoted to modeling the neutral helium flow in the injection system for peripheral plasma parameters diagnostic. The aim of the work is to find a numerical solution for the axisymmetric distribution of the density and velocity of a helium jet that is flowing into a vacuum without considering the influence of the plasma. Knowledge of such parameters ​​not only makes it possible to judge the degree of locality of the helium beam and the effectiveness of diagnostic, but it will also allow us to improve the collisional-radiative model by taking into account the velocity and concentration of neutral helium. The work was carried out in the ANSYS program using Fluent CFD code, which is widely used to solve several hydrodynamic problems: from calculating the flow of chemical reactions in a multiphase medium to designing an aircraft wing or engine. As a result of the work, the jet parameters were obtained in the case of helium outflow from the capillary, and two variants of supersonic Laval nozzles were calculated, designed and simulated. Such nozzle is supposed to be used to optimize the injection system in order to improve the compactness of the jet and increase its penetration depth into the plasma. This would make it possible to increase the spatial range of application of diagnostics and improve its measurement accuracy. From the results of the work, it can be concluded that the profile of the Laval nozzle has a rather significant effect on the jet density distribution, but only slightly on the velocity distribution. Correctly calculated nozzle profile will significantly narrow the gas jet but cannot significantly increase the characteristic velocity.