同轴磁绝缘传输线的数值模拟研究.pdf

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1、论文题目同轴磁绝缘传输线的数值模拟研究学科专业物理电子学指导教师刘盛纲院士作者姓名王学琼学号200921040119万方数据分类号密级注1UDC学位论文同轴磁绝缘传输线的数值模拟研究（题名和副题名）王学琼（作者姓名）指导教师姓名刘盛纲院士电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称物理电子学论文提交日期2011.03论文答辩日期2011.04学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2011年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据独创性声明本人声明所呈交的

2、学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部

3、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要随着国内外高功率脉冲技术的发展，相继建立了多种脉冲功率装置。在脉冲功率装置中，磁绝缘传输线作为重要的传输器件，设计合适的磁绝缘传输线是实现高功率脉冲传输的关键技术。本文在验证CHIPIC软件模拟同轴磁绝缘传输线可行及正确性的基础上，运用CHIPIC粒子模拟软件对同轴磁绝缘传输线进行了相应的数值模拟研究，为实验设计提供相应的指导。首先，分别运用国外先进粒

4、子软件和国产CHIPIC软件对同一非均匀的同轴磁绝缘传输线进行建模，设置相同的条件参数及相同位置电流、电压、功率观测。对比验证CHIPIC粒子模拟软件对同轴磁绝缘传输线粒子模拟的可行性及正确性。然后，采用层流理论分析与数值模拟相结合的方法对负载二极管阻抗值进行适当选取。对接上适当负载的同轴磁绝缘传输线进行粒子模拟研究，分析了电流、电压、功率传输中的变化情况及损失原因。对不同偏心尺寸的同轴磁绝缘传输线进行模拟，得到不同偏心尺寸对电流、电压传输带来的影响。最后，按照同轴磁绝缘传输线的设计要求对螺旋支撑杆的尺寸进行了适当

5、选取。兼顾计算耗时与模拟精准度，选取合适的网格大小为2.5mm。(1)对设计的带螺旋支撑杆的大尺寸同轴磁绝缘传输线进行并行粒子模拟研究。冷腔模拟得到：螺旋支撑杆引起的阴、阳极电流的损失率为0.9%。热腔模拟得到：阳极电流损失率为4.4%，阴极电流损失率为8.9%，螺旋支撑杆后段的磁绝缘传输线总电流的损失率为1.3%。(2)对带螺旋支撑杆的同轴MITL进行探索性改进，进行并行粒子模拟研究，得到电流的传输效率得到了提升，抑制了部分电子电流的损失，阳极电流损失率降低到0.5%，阴极电流损失率降低到1%，螺旋支撑杆后段传输

6、线的总电流损失率降低到0.5%。(3)对改进后的螺旋支撑杆发射电子的同轴MITL进行粒子模拟，阳极电流损失率增加至6%，阴极电流损失率增加至8.6%，支撑杆后段传输线总电流损失率约为1%。(4)将改进后的螺旋支撑杆发射电子的同轴MITL进行并行运算，探讨运算时间与计算机台数的关系，从单台耗时148.5小时减少到6台耗时58.1小时，加快了运算速度。(5)对带螺旋支撑杆的同轴MITL进行实验测试，并将实验结果结合粒子模拟结果进行研究分析。关键词：同轴磁绝缘传输线，粒子模拟，CHIPIC，并行运算I万方数据ABSTRA

7、CTABSTRACTAsforeignanddomestichighpowerpulsetechnologydevelopment,avarietyofthepulsepowerdeviceshavebeenestablished.Inthepulsepowerdevice,magnetictransmissionline,whichistheimportanttransmissionequipment,isthekeytechnologyofhighpowerpulsetransmission.Inthispap

8、er,CHIPICsoftware,whichhasbeenverified,wasusedtosimulateandresearchthecoaxialmagneticinsulationtransmissionline,forthecorrespondingguidanceofdesignoftheexperiments.Firstofall,using