本页回答三个问题:现在能算什么物理、明确算不了什么、以及每一项凭什么被认为是对的。接口与调用方式属于实现问题,不在此列;逐条实测的定量适用边界见仓库的保真度文档。
★贯穿全篇的一条规矩:能被外部答案判定的物理,才写进来。一份没有判据的实现,与一个猜出来的数在使用上没有区别。★★宁可拒绝,不给假数:请求落在模型范围之外时,本项目返回错误,而不是一个看着像答案的数——因此下文的「缺口」一节不是待办的残余,它就是能力边界本身。
一、物理功能
「验证依据」一列说的是这份实现凭什么被认为是对的——这比「有没有测试」更要紧。
| 领域 | 能力 | 模型 / 出处 | 验证依据 |
|---|---|---|---|
| 零维放电 | 安全因子、能量约束定标、聚变功率与增益、自举份额、环电压与磁通消耗 | 一族规定剖面 (1−ρ²)peaking,无台基 | 公开表值(反应率四点)+跨层恒等式。★对外码整段放电时序的对拍尚未落地,这一档今天只有内部一致性 |
| 电磁位形 | 线圈与真空室互感矩阵、网格响应、匝空间缩放与通道折算;电压驱动的回路时间推进 | 平行四边形导体元的解析互感(EFIT 元件约定);隐式欧拉 + 对称正定分解 | 两个宿主逐位相同(判据用相等,不用近似);装置描述与其原始牌往返核对 |
| 平衡 | Grad–Shafranov 正解:固定边界与自由边界、X 点搜索、限制器磁通;磁面几何、面平均、q、体积与形状矩 | 五点差分 + 可分离椭圆算子的快速直接法 | 净室实现,只依公开表述;磁面几何与局域几何一路互为对照 |
| 平衡重建 | p′(ψ̄) / FF′(ψ̄) 多项式系数的线性最小二乘 + 外层 Picard;可加压强剖面等动理学约束;后验系综;通道基准——一次拟合只吃一套通道值,Ip 等式约束随基准一起换;★求解器返回不等于解出来了——等式约束须确实成立(|I_fit − I_约束|/I_约束 ≤ 0.5)、解出的须是等离子体而不是一团(a ≥ 0.1 × 真空室半宽),不成立按失败报出 | Lao 1985 的结构 | 净室实现;与交付的动理学重构逐项对照——约束量与整体电感落,q95 与垂直位置不落,差距逐条归因。基准同源由闸子断言:EAST #137985 @4 s 两个 Ip 差 1.90 %(交付 393.46 kA vs Rogowski pcrl01 400.94 kA),换档后 li(3) 2.677930 → 2.377973。退化解实测:孪生 Ip 700 kA 曾报「重构完成」而 a = 0.036 m、q95 = 0.012、拟合电流 215 MA、χ² = 4.0e10——现按失败报出 |
| 装置数据接入 | 只读 mdsip 客户端 + 卷宗装配:EAST #137985 带 35 道磁通环(交付值与原始总磁通两套)、79 道原始磁探针、11 条 POINT 弦、九个真实时片(1–7 s),每片自带线圈电流、Rogowski Ip 与逐道权重 | 搬字节,不算数——这不是物理层 | 由 tools/mds-shot-to-fyo.py 自站点拉回,与既有 HDF5 dump 逐通道差零;九个时刻由闸子对着卷宗文件逐个核过 |
| 运行域与磁通账 | 格林沃尔德密度与分数、柱形安全因子、βt/βp/βN 与 Troyon 参考比;电感与电阻磁通、已消耗磁通、给定摆幅下可维持的平顶时长 | 各自原文的闭式(Greenwald 1988、Troyon 1984、Ejima 1982);极向周长取本层统一的椭圆约定 | 公开表值:ITER 基线的 nGW 与 βN 同为一组公开数;βN 的定义式与 Lp(与环电压那条是同一个)作为恒等式钉住。★判据不是极限 |
| 位形判据与起始设计 | 打击点、最小壁间隙、X 点集;按目标边界线性反解一组线圈电流(可加箱约束)供形状退火起步;前馈脉冲:电流轨迹 → 各通道电压与被动感应电流 | 边界磁面与壁折线求交(到线段而非顶点);固定丝云的自由边界逆问题;与本仓电路积分器同一套隐式欧拉的解析求逆 | 闭式算例(圆与方盒);起始设计相对「什么都不做」的等磁通改善一个量级;前馈电压交回积分器必须逐位重现原轨迹。★起始不是平衡:里面没有力平衡 |
| 稳定性与控制 | n = 0 刚性垂直稳定性(增长率、理想失稳场指数)、垂直控制回路闭环、场零(击穿)设计 | 消去后的等效质量与耦合向量;带电流硬约束的最小二乘 | 解析极限 + 跨宿主逐位一致。★无外部独立代码的对照 |
| 局域几何与新经典 | Miller 面局域几何、物理剖面→归一化求解器输入的映射、解析新经典族、漂移动理方程求解 | GACODE geo / NEO 的白盒移植(Apache-2.0) | 解析族对上游逐位;漂移动理端到端对上游 1e-8 |
| 湍流输运 | 准线性回旋朗道流体:闭包拟合表、色散矩阵、非厄米复特征解、粒子/电子能/离子能通量;环向与平行应力 | TGLF 的白盒移植(Apache-2.0) | 对上游记录答案;电磁分支在多个 βe 上逐例核过;★应力的平行分量尚差约 7.5 %,未把该带宽写成判据 |
| 芯部输运(1.5-D) | 守恒形有限体积:电子/离子温度(含交换)、密度、磁通与电流扩散、环向动量;稳态与后向欧拉、锯齿混合、通量匹配 | 离散化在本项目中只有一份;Pereverzev–Corrigan 数值扩散;锯齿是触发+内容守恒混合 | 对 TGYRO 自身的演化表 1e-6;动网格与静网格路径逐位相同 |
| 加热与电流驱动 | 中性束(阻止、慢化、屏蔽、束驱电流、快离子压强)、低杂波、欧姆、辐射、离子回旋与电子回旋 | RABBIT 档快模型一类;截面与慢化转写自 METIS 与其引用文献;ADAS 冷却率 12 项拟合 | 对 METIS 认证套件逐例核过(共振层 ≤1.2 %、Pel 0.955–1.079、Wfast 0.948–1.015);电子回旋几何与宽度有八条闭式恒等式 |
| 聚变与快离子 | D-T 反应率、α 加热功率密度与电子/离子分配、稳态快 α 的密度与压强与储能、氦灰粒子源 | Bosch–Hale 1992;Stix 慢化的 Wesson 份额;出生即就地慢化 | ASTRA ITER 15 MA 燃烧算例:功率密度逐点 3 %、体积分 0.3 %、快氦密度与快 α β 各 2 % |
★域外一律不外推:D-T 反应率在 0.2 keV 以下或 100 keV 以上返回零,辐射拟合在温度域外取端值——冷边缘看着偏辐射时,先想到这一条。
二、适用范围(模型自己的假设)
以下不是缺口,是用这些功能时必须知道的前提:
- 芯部输运跑在规定几何上:V′、g₁、g₃ 由调用方给。平衡—输运的自洽是外层轮次装配,且轮内取稳态解,动网格项须由做时间推进的调用方提供。
- 边界是一个 Dirichlet 点:没有台基模型、没有 SOL;零维那族规定剖面同样无台基。
- 辐射拟合有温度域:台基脚以下(<50 eV)取端值而非外推。
- 快离子就地慢化:中性束与 α 都假设「在哪里出生就在哪里慢化」,无轨道宽度、无径向输运。该假设在燃烧稳态芯部经外部算例核过,在斜坡段与瞬变过程没有。
- 杂质是规定的:给稀释、给辐射,没有杂质输运方程、没有电离态演化。
- 只有 n = 0 的 MHD:垂直位移是刚性模型;锯齿是触发+混合,不是稳定性理论。
三、明确算不了什么
拒绝式缺口:调用会拿到错误,不会拿到数
下列情形本项目拒绝作答。每一条的理由都相同:一个静默的错数比一个明确的错误更贵。
- 反应堆场景缺 α 通道:功率记账拒绝作答——一份静默缺了主导项的总量,比没有答案更糟。
- 纹波机器上的离子回旋:上游扣纹波损失用的是上一步的热功率,本函数没有那个反馈量;不算它会让电子道系统性高 33 %。
- 电子回旋:波在截止之外,或共振层不在这台机器里:答「一个很小的吸收」等于让一束根本没进等离子体的波去加热它;同一台 140 GHz 回旋管在 2.2 T 时层在机内、1.8 T 时在壁外,磁场扫描必然走到这一步。
- 湍流的电磁开关组合与上游行为不一致时:上游会照跑并返回静电答案,复现它等于静默丢掉调用方要的物理。
物理上没有的东西
| 缺口 | 现状 | 说明 |
|---|---|---|
| 加料模型(弹丸 / 气吹 / 束粒子源) | 无 | 粒子源永远是调用方的;写在这里的加料模型没有外部答案可核 |
| 台基 / SOL | 无 | 边界是一个 Dirichlet 点;规定剖面无台基 |
| 杂质输运 | 规定 | 有稀释与辐射,没有输运方程、没有电离态演化 |
| n > 0 的 MHD 稳定性 | 无 | 只有 n = 0 刚性垂直位移;锯齿明确不是 Kadomtsev、不是 Porcelli |
| 快 α 的径向输运 | 只有稳态闭合 | 就地出生、就地慢化,无轨道宽度与损失道;斜坡段、锯齿崩塌与 ELM 都在它之外 |
| ⟨j·B⟩ ↔ ⟨j_φ⟩ 的逐面换算 | 无 | 解析自举族返回 |⟨j·B⟩|/B₀,平衡重建给出 ⟨j_φ⟩——两者是不同的量,内核没有换算入口,于是自举与拟合电流既画不到一张图上,也做不成自洽闭环 |
| 新经典电导率 σ_neo | 只有 Spitzer 公式档 | 捕获粒子修正明写为「另一个模型」而那个模型不存在;缺了它,欧姆电流的形状无从给出,「自举 + 欧姆 = 拟合电流」这条闭环关不上 |
| 剖面拟合栏的实测点(汤姆孙散射) | 这一炮不可用,未接入 | 缺的是数据不是接线:按仓内自带的门(T_e ∈ [50, 8000] eV、n_e ∈ [1e18, 2e21] m⁻³)装配后峰值仍约 3e5 Pa,而同一时刻交付重构峰值 8.9e3 Pa——差 34 倍,存活点里 n_e ≈ 2e20 与 T_e ≈ 7 keV 同时成立。数据已如实入库并标注,未喂给任何拟合;接进来的判据是换一炮后门后峰值与交付 pres 差 < 2 倍 |
| 原始通道下的逐时片重构 | 九片里四片不收敛 | 缺的是内核能力:①求解器把线圈电流当精确已知,而原始 Rogowski 逐道差 2–9 %(EFIT 自己是把线圈电流一起拟合的);②pcrl01 不是等离子体电流(平顶差 1.90 %)。页面按失败报出,不拿一个像样的数顶上 |
四、验证依据的四层
功能的可信度分四层,越靠上越强。任何一项功能属于哪一层,上表逐条写明:
- 对上游实现的记录答案——新经典(解析族逐位、漂移动理 1e-8)、湍流、局域几何与映射、稠密线性代数。这一层回答的是「移植忠实吗」。
- 外部独立代码的公开算例——冻结保留、人可读:ASTRA 的 ITER 15 MA 燃烧算例(α 加热与快 α)、METIS 认证套件的 17 例波加热算例。这一层回答的是「算得对吗」。
- 公开文献的表值与解析极限——如 D-T 反应率的公开四点、各解析闭包的教科书极限。
- 内部一致性——跨层恒等式、跨宿主逐位相等、守恒律。这一层只回答「有没有各改各的」,不回答对错。
★与外部代码一致不等于外部代码对:它们是众多模型中的一种。★★今天只靠第四层的功能已在上表逐条标出(零维放电时序、n = 0 垂直稳定性、电磁回路)——它们不是没被测,是没有外部答案可比,把这件事写明比给它一个更好听的措辞重要。
五、接下来补什么
排序依据是判据强弱,不是难度,也不是时间表:外部答案齐备的先做,判据不齐的先补判据。
| 事项 | 现状 | 判据来源 |
|---|---|---|
| 离子回旋的宿主接线(C 导出 + 装配层 + wasm) | 内核已落地并核过,接线未做 | 已有:跨宿主逐位对照,与内核那七条判据 |
| 电子回旋的宿主接线 | 内核整条已落地并核过,接线未做 | 跨宿主逐位 |
| 氦灰剖面 | 只有灰的粒子源 | 已有同一 ASTRA 算例的热氦柱;还需密度通道配一个氦扩散率 |
| 湍流的环向应力驱动(动量通道) | 拒绝作答;前置件(模宽搜索)已落地 | 强:录下的 11 条答案带动量通量;★两处已定位的差异结清前,权重即使写出来也无从判 |
| 台基模型 | 无 | 判据缺——需要 EPED 类模型或实验剖面作参照 |
★每一项落地都要同时交付:模型、外部判据,以及功能与保真度文档的定档改写。只有模型、没有判据的一项,按本项目的规矩不算完成。
出处与更细的口径
本页是摘要,逐条的口径与定量边界在仓库里:
- FEATURE.md — 功能与缺口的权威口径(本页由它摘出)
- docs/reference/fidelity.md — 逐条实测的定量适用边界——一项功能「能不能定量使用」以它为准
- docs/reference/api.md — 接口与调用方式
- 版权与致谢 — 上游出处、许可与致谢