[發(fā)明專利]基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010516759.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111639453B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 湯云東;金濤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟S1:構建改進的磁熱療交變磁場發(fā)生裝置主線圈和輔助線圈的幾何模型；

步驟S2:根據(jù)麥克斯韋方程組推導并構建線圈交變磁場的穩(wěn)態(tài)偏微分方程；

步驟S3:根據(jù)主線圈和輔助線圈的幾何模型，設定材料參數(shù)，并根據(jù)穩(wěn)態(tài)偏微分方程設定邊界條件；

步驟S4:根據(jù)主線圈和輔助線圈的幾何模型,構建有限元網(wǎng)格；

步驟S5:基于步驟S3的設定和步驟S4得到有限元網(wǎng)格，采用有限元方法求解穩(wěn)態(tài)偏微分方程得到磁熱療交變磁場發(fā)生裝置主線圈磁場分布以及初始值，并計算對應的磁場均勻度目標函數(shù)；

步驟S6:采用粒子群優(yōu)化算法對線圈參數(shù)進行優(yōu)化，并獲得磁場最優(yōu)解以及輔助線圈最優(yōu)參數(shù)；

所述穩(wěn)態(tài)偏微分方程具體為：

以及

其中z和ρ分別表示圓柱坐標系下的徑向距離和高度；μ₀＝4π×10^-7H/m表示真空中的磁導率,表示哈密頓算子，v表示線圈介質(zhì)磁導率的倒數(shù)，A為矢量磁位，H為磁場強度，J為位移電流密度。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法，其特征在于：所述材料參數(shù)包括相對磁導率，電導率，恒壓熱容，密度以及導熱系數(shù)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法，其特征在于：所述邊界條件采用狄利克雷邊界條件，具體設定為求解區(qū)域的磁場強度初始值為零，而求解過程中模型空氣域邊界的磁場強度值也應為零。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟S6具體為：

步驟S61：根據(jù)構建的幾何模型，設定主線圈和兩個輔助線圈的幾何尺寸范圍，以及通過線圈的初始電流，并將其作為粒子群算法的初始范圍；

步驟S62：根據(jù)粒子群優(yōu)化算法種群大小，產(chǎn)生不同的變量參數(shù)，進行有限元求解獲得新的磁場分布；

步驟S63：根據(jù)新的磁場分布求解磁場均勻度目標函數(shù)值，并將該值與初始值比較，并獲得最優(yōu)值；

步驟S64：在設定迭代的次數(shù)下，重復步驟S62和步驟S63，直至優(yōu)化結果滿足迭代要求，并輸出最優(yōu)解。

5.一種實現(xiàn)權利要求1-4任一所述的一種基于粒子群算法的磁納米熱療交變磁場均勻度優(yōu)化方法的裝置，其特征在于：包括一個主線圈和兩個輔助線圈，所述輔助線圈對稱地套設于主線圈的兩端，用于輔助主線圈邊緣磁場的不均勻性。