绕射辐射振荡器研究

介绍了“绕射辐射振荡器研究”的成果，简述了理论分析、三维计算及设计方法；给出了实验结果并对有关问题进行了讨论。实验管测试的主要参量为：在工作电压２４００～４０００Ｖ；频率范围ｆ＝８４～１０４ＧＨｚ内测得高频振荡，最大输出功率达２００ｍｗ。频率范围ｆ＝６０～８２ＧＨｚ；最大输出功率达１．３Ｗ。同时介绍了这种器件在科学技术中的应用。     

Ka波段绕射辐射振荡器的辐射功率测量

给出了Ka波段相对论绕射辐射振荡器(RDG)的辐射功率测量方法和实验结果。器件采用带反射器两段式过模慢波结构,由于器件的过模结构特点,实验选择用空间积分方法测试辐射功率。在准确标定测量系统的基础上进行了热测实验,得到了辐射模式图和辐射总功率。测试结果表明:微波辐射功率超过300MW,信号脉宽大于10ns,辐射频率介于34～38GHz之间,辐射模式为TM0n模。     

实验用3mm绕射辐射振荡器

介绍３ｍｍ绕射辐射振荡器的阶段研究成果，简述分析设计步骤、线性理论、三维计算及热测结果。实验管测试的主要参量为：工作电压２４００～４０００Ｖ；频率ｆ＝８４～１０４ＧＨｚ范围内测得高频振荡，最大输出功率达１００ｍＷ。     

反射式绕射辐射振荡器的—维线性理论

根据电子的一次渡越反射情况,推导并给出了反射式绕射辐射振荡器(DRO)的一维自洽积分方程及其振荡场增量公式。利用柱-球开放腔中的真实场进行数值计算,给出了振荡场的理论计算曲线,讨论了几个重要参量对振荡场的影响。     

短焦距开放式谐振腔,反射式绕射幅射振荡器

报告了短焦距腔,反射式绕射幅射振荡器(R.DRO)的线性理论和三维数值计算,推导了器件工作的复频率方程,得出开放式谐振腔理论分析方法。制成实验模型在动态系统上进行了热测实验,分析了理论和实验结果。     

带电粒子在磁化等离子体中辐射模拟研究

研究了带电粒子沿磁化等离子体中匀速运动产生辐射的机理。从理论上推导了辐射场强的解析表达式和特征值形式,并通过对特征值讨论得出了辐射条件。采用数值计算得到了磁化等离子体中Cherenkov辐射特征值分布,发现磁环等离子体回旋频率和等离子体频率对辐射场特征值有直接的影响。通过计算机模拟研究了在该介质中辐射特性及辐射规律,结果表明磁化等离子体中引导磁场强度影响辐射角、辐射强度,并观察到了尾场辐射。     

3cm相对论返波管的MAGIC模拟

运用全电磁的相对论的２１２维粒子模拟程序ＭＡＧＩＣ模拟分析了３ｃｍ相对论返波管中注波互作用的非线性过程,得到了器件微波输出功率、转换效率、工作频率、工作模式等参数,模拟结果与实验数据吻合较好。     

LNG绕管式换热器管内压降和热传递的数值模拟

针对目前LNG绕管式换热器在设计时存在管内低温传热的不确定性,采用FLUENT软件分析了大螺距螺旋管 在湍流状态下管内的压降和冷却传热特征。研究中分别采用4.8 MPa的气态甲烷和液态甲烷为介质,探讨了螺旋管结 构、雷诺数Re、普朗特数Pr对压降和努塞尔数Nu的影响。结果表明：管径、缠绕直径、Re及Pr对压降和/VM的影响较 大;螺距对传热和压降影响较小,可忽略不计。并将模拟值与Jayakumar等半经验值做对比,结果趋势一致。最后拟合出 适用于LNG低温冷却状态下的Nu公式,为LNG绕管式换热器的工艺计算提供一定的依据。     

爆炸式发射二极管的粒子模拟研究

分析了爆炸式发射的物理机理,在二维Yee网格模型的基础上推导出了爆炸式发射的发射条件及逃离阴极表面的粒子电荷的计算公式,讨论了在程序中如何用唯相的方法来描述爆炸式发射的二维粒子模拟实现过程,并以向内发射同轴二极管为例从其电流电压关系及电子束运动特性方面验证了模拟的正确性。     

Ka波段耦合腔行波管的粒子模拟研究

利用粒子模拟技术对Ka波段耦合腔行波管的非线性互作用现象进行了研究。互作用电路采用的是重入式双交错梯形线耦合腔慢波结构,设计了匹配良好的高频耦合系统,并建立了一个基于CPI的Ka波段耦合腔行波管的三维电路模型。粒子模拟结果表明,当采用和CPI管子相同的电气参数和色散特性时,该管能在28.3~30 GHz的频率范围内有大于550 W的饱和平均输出功率,瞬时带宽大于600 MHz,相应的饱和增益和电子效率分别大于33 dB和8.39%。上述结果与CPI的测试结果吻合良好,证明了设计方案的可行性以及粒子模拟能较准确地对耦合腔行波管的工作性能进行估计。     

周期性介质切伦柯夫脉塞的粒子模拟

通过对周期性介质切伦柯夫脉塞的分析,采用等效电容的方法将周期性介质等效为均匀的各向异性介质,从而推导出了注波互作用色散方程,并进行了数值模拟。研究发现微波频率和输出功率随着介质膜片宽度的变化而变化,通过调整周期中介质所占的比例(即相当于调整纵向介电常数和横向介电常数)来调整输出频率和功率,从而使研制出高频率微波器件成为可能。     

中子发生器中二次电子抑制的数值模拟

讨论了密封中子发生器中二次电子流的产生机制,介绍了几种不同的二次电子流的抑制方法。针对不同的抑制方法进行了粒子模拟实验,结果表明,在直接利用法拉第圆筒形状的加速电极抑制的情况下,只能抑制住部分二次电子,一部分电子还可以通过加速孔进入加速空间形成二次电子流,二次电子流约占靶面二次电子发射电流的1/5。在法拉第圆筒状加速电极的基础上加上电场抑制,能很好地抑制二次电子流的产生,当偏压为300V时,二次电子电流近似为零。     

相对论速调管中调制腔的三维设计

根据二维模拟中电子束在调制腔中所需要的微波场,采用三维电磁场模拟软件进行调制腔的三维设计。在相对论速调管放大器中输入微波的馈入调制腔内,其作用场为TM01模;由于调制腔需要从外部馈入微波,通常为一种较复杂的三维结构。通过三维带电子束的电磁场模拟,验证了三维设计调制腔在给定输入功率条件下对电子束的调制效率及其三维设计。     

基于555的函数发生器的设计与仿真分析

通过555定时器进行函数发生器的设计,电路简单,成本低廉。根据有关理论原理进行电路参数的计算和选取,借助Multisim9进行电路创建,波形仿真,并对有关问题进行了分析讨论。     

同轴波导自由电子激光放大器的粒子模拟

采用PIC模拟方法对同轴混合铁磁摇摆器自由电子激光器进行了研究,分析了等离子体填充对其性能的影响。粒子模拟结果表明,这种同轴摇摆器结构FEL在工作电压较低(205 kV)的情况下仍可以得到较好的放大输出,效率达到27.3%,饱和功率达到兆瓦级;等离子体填充对器件的性能有一定的影响,改善了束流传输特性。     

A6相对论磁控管谐振系统研究

编制了一种数值计算程序，计算了同轴异型波导的截止频率与场分布，此方法较等效电路法更适用，与场匹配法的计算结果相吻合，但仅需假定系统中是ＴＥ模就可求得所有参数，计算出场分布并反映出简并情况。制作模型进行了冷测，二者符合良好。计算了阴极尺寸对谐振频率的影响。     

虚火花放电初始过程的PIC模拟

比较了两种计算气体放电的模型——流体模型和PIC模型。利用PIC方法对虚火花放电初始放电过程进行了计算机模拟,揭示了三个放电阶段电离增长的特点。对不同的气压和阴极孔径下虚阳极的形成时间和传播速度进行了模拟计算。较高的气压和较大的阴极孔径能够加速虚阳极的形成,并加快向空心阴极扩展速度。研究了较高气压和低气压下空心阴极效应在形成虚阳极过程中的作用。在低气压下,空心阴极效应在起始放电过程中具有重要作用。     

对置活塞式四冲程自由活塞发电机仿真研究

针对现有结构的四冲程自由活塞发电机在工作过程中存在的严重机械振动问题,提出了一种新型的对置活塞式结构四冲程自由活塞发电机.在分析系统结构组成和工作原理的基础上,分别从热力学和动力学建立对置活塞式四冲程自由活塞发电机的仿真模型,并进行系统动态特性的仿真分析.研究结果表明:该四冲程自由活塞发电机具有机械振动小及功率密度高的特点,比单活塞式结构的四冲程自由活塞发电机更适合作为未来混合动力电动汽车的发电装置.