轴对称平板二极管空间电荷限制流的2维效应

 应用精度较高的体积加权电荷、电流分配模型,对轴对称平板二极管的空间电荷限制流2维效应进行了粒子模拟研究。选取电压分别为100 kV和1 MV两种情况,对空间电荷限制流受二极管尺寸影响的规律进行了模拟。模拟结果表明,2维效应使空间电荷限制流密度随二极管形状因子(阴极发射半径与阴阳极间隙的比值)的减小而增大,且受相对论效应的影响不明显。经数值拟合得到了空间电荷限制流2维效应与形状因子相关的二阶经验公式,其一阶系数与一阶理论结果基本一致,约为1/4。     

求解三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷限制流

 从Poisson方程及空间电荷限制流假设出发，推导了三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷流密度的一般方程，给出了求解方法及解的基本特征、平板形阳极空间电荷限制流的具体表达式，研究了同轴圆筒形及共顶点同轴圆锥形导体空间电荷限制流关系表达式的极性效应、空间电荷密度及电场分布。     

新型高功率径向强流速调管振荡器

 提出了一种新结构的高功率径向强流速调管振荡器,该器件利用折叠式同轴谐振腔的微波场与接近空间电荷限制电流的径向电子束强烈相互作用产生高功率微波。首先对这种器件的实现机理进行了初步的分析，提出了有间隙电压情况时的径向同轴间隙的空间电荷限制电流1维近似估计模型。分析表明：对于电子束直流接近但小于直流空间限制电流的径向速调管，当有调制间隙电压时，空间限制电流要小于无调制间隙电压情况下的直流空间限制电流，径向强流电子束电流接近和超过空间电荷限制电流时会出现强烈的调制。然后用PIC程序对其特性进行了粒子模拟，在二极管输入电压500 kV、电子束电流为30 kA条件下，最终得到了峰值功率6 GW、频率1.3 GHz的微波输出。     

空间电荷限制流与传导电流的定量关系

 从空间电荷限制流假设、Poisson方程及电子正则动量守恒关系出发,推导了平板形、同轴圆柱和共顶点同轴圆锥三种导体构形的空间电荷流随传导电流变化的广义Poisson方程,给出了求解方法及解的基本特征,分析比较了三种导体构形空间电荷限制流的基本性质。通过推导,计算和分析可得：各种电压条件下传导电流对空间电荷限制（SCL） 流的作用效果不一样,电压越高传导电流提高磁绝缘程度的作用越显著;当几何因子(即高阻抗)较小时其它两种导体的SCL流与平板形相差较大,几何因子较大时与平板形十分接近;同样电压条件下负极性的SCL流比平板形小、正极形正好相反,而相同几何因子条件下同轴圆筒的SCL流比共顶点同轴圆锥的小;在分析研究低阻抗MITL时,采用SCL流的平板近似不会带来大的误差。在描述时变脉冲作用于MITL时,可以通过对SCL流随电压、传导电流变化的曲面函数插值的方法确定各个时刻的磁绝缘状态。     

电子初始能量对双向流二极管空间电荷限制流密度的影响

 从理论上研究了阴极发射电子初始能量对一维平面非相对论性双向流二极管内空间电荷限制电子、离子流密度的影响,并与阴极发射电子初始能量为0情况下的空间电荷限制电子、离子流密度进行了比较。     

基于PIC方法的二维束流动力学模拟程序及其初步应用

为了深入研究强流负氢束在强流质子回旋加速器CYCIAE-100轴向注入线中的传输, 利用split-operator方法分解外场和束流自身的空间电荷场的作用. 对外 场利用单粒子跟踪技术, 采用一阶线性近似; 对空间电荷场采用PIC方法, 利用 快速傅里叶变换求解Poisson方程. 用FORTRAN95语言开发了一个基于面向对象技术的二维宏粒子传输计算程序CYCPIC2D, 本程序可以计算任意分布的强流束在输运线上的传输.最后给出了对CYCIAE-100注入线的模拟计算结果, 并和程序ORBIT, TRACE 3-D的结果进行比对验证, 结果表明: 空间电荷效应在此注入线上有较大的影响, 而且3个程序计算的不同中性化的结果基本上一致; 束流强度达到几十毫安时, 基于PIC方法的两个程序CYCPIC2D和ORBIT的计算结果完全吻合, 而线性近似程序TRACE 3-D有明显差异.     

磁场对球头阴极二极管特性的影响

 采用全电磁PIC粒子模拟方法研究了磁场对球头阴极二极管物理特性的影响。结果表明外加磁场主要是通过对二极管束流轨迹的改变来影响二极管的物理特性。由于外加磁场将约束其产生电子束的发散，结果使其空间电荷限制电流减小，其值在无外加磁场并且自磁场可以忽略时的空间电荷限制电流值的0.5~1倍范围内。当外加磁场足够强时，束流轨迹主要受外加磁场控制，二极管产生的电子束既不箍缩也不发散。强外加磁场条件下的空间电荷限制电流近似为无外加磁场时的一半；在无外加磁场条件下，在阳极处的束流半径随二极管电压电流的增大而减小，空间电荷限制电流增强因子随束流半径的减小而减小，随二极管电压电流增大而减小。这一系列结果是在二极管电流小于其自箍缩临界电流条件下得到的。     

轴对称真空二极管空间电荷限制流

基于ArcPIC代码采用PIC-MCC方法,模拟研究了轴对称真空二极管放电时电子密度和阴极表面场强分布情况,同时给出了二维空间电荷限制流的一阶和二阶拟合公式。研究发现,真空二极管放电时阴极表面电场会随阴极注入电流密度的增加而增加,而后出现振荡并趋于一个稳定状态;二维空间电荷限制流密度值随阴极发射半径的增大而减小,且阴极发射半径越大越接近一维空间电荷限制流值。     

同轴慢波结构相对论高功率微波产生器理论分析

 推导了同轴波导的空间电荷限制流，其值大于圆波导的空间电荷限制流。因此在阴极电势和束流相等的情况下，同轴波导中的束流具有更高的动能，同轴器件有可能获得更高的微波转换效率。理论推导出同轴慢波结构中考虑束流空间电荷影响的色散方程，利用Matlab进行了编程求解。不考虑束流空间电荷影响时，编程计算结果与Superfish模拟结果一致。由考虑束流空间电荷影响的色散方程数值计算结果，可知文献中提出的同轴慢波结构相对论高功率微波产生器工作在准TEM模的π模，频率为7.67 GHz，峰值时间增长率较高，电子束损失的能量与其初始能量之比为34%。这些结果均与文献中的数值模拟结果一致。同时理论分析说明该种器件无论在能量转换效率，还是在产生微波脉冲的上升时间上均具有优势。     

相对论速调管三轴提取腔的分析与设计

分析了同轴漂移管中电子束的空间电荷限制流和能量分布，为了降低S波段相对论速调管放大器(RKA)中电子束空间电荷效应及势能，提高RKA的束波转换效率，提出了三轴结构的输出腔，理论分析RKA的束波转换效率达到36%，比同轴提取腔的束波转换效率提高了9个百分点. 采用数值计算程序设计了三轴提取腔，粒子模拟了S波段RKA的微波提取，取得了与理论分析一致的结果. 采用590kV/5kA的空心电子束，经过预调制腔和群聚腔等两个腔的调制后，采用三轴提取腔提取微波，得到了约1.0GW的微波功率，效率35%. 理论研究结果与实验结果吻合得较好. 关键词： 相对论速调管放大器 三轴提取腔 空间电荷限制流     

轴流式水力机械转轮中局限空化流动的面元奇点解法

轴流式水力机械转轮中局限空化流动的面元奇点解法刘四清，常近时（北京农业工程大学水利与建筑工程系北京１０００８３）关键词：空化，水力机械，转轮。ＳＯＬＵＴＩＯＮＴＯＰＡＲＴＩＡＬＣＡＶＩＴＡＴＩＯＮＦＬＯＷＩＮＩＭＰＥＬＬＥＲＯＦＡＸＩＡＬ－ＦＬＯＷＨ...     

Magnetohydrodynamic flow of burgers fluid with heat source and power law heat flux

Here magnetohydrodynamic (MHD) two-dimensional (2D) flow of an incompressible Burgers material bounded by a permeable stretched surface is addressed. The boundary layer flow equations are modelled. Heat transfer is discussed for power law heat flux at the surface and heat source. Convergent series solutions are constructed. Clarification of different emerging variables is presented through graphs of velocity, temperature and local Nusselt number. The present solutions are matched with the available published work in a limiting case.     

Changes in the adiabatic invariant and streamline chaos in confined incompressible Stokes flow

The steady incompressible flow in a unit sphere introduced by Bajer and Moffatt [J. Fluid Mech. 212, 337 (1990)] is discussed. The velocity field of this flow differs by a small perturbation from an integrable field whose streamlines are almost all closed. The unperturbed flow has two stationary saddle points (poles of the sphere) and a two-dimensional separatrix passing through them. The entire interior of the unit sphere becomes the domain of streamline chaos for an arbitrarily small perturbation. This phenomenon is explained by the nonconservation of a certain adiabatic invariant that undergoes a jump when a streamline crosses a small neighborhood of the separatrix of the unperturbed flow. An asymptotic formula is obtained for the jump in the adiabatic invariant. The accumulation of such jumps in the course of repeated crossings of the separatrix results in the complete breaking of adiabatic invariance and streamline chaos. (c) 1996 American Institute of Physics.     

LB方法的一个简单多速模型

研究一个简单的二维三速格子Boltzmann模型。将微观的离散模型与宏观的连续统模型相结合,以宏观的流体力学方程作为约束条件确定局部平衡分布函数。运用Chapmann-Enskog展开法和多尺度技术导出Euler方程和Navier-Stokes方程以及模型的粘性系数表达式。     

利用多松弛格子Boltzmann方法预测多孔介质的渗透率

多孔介质内的流动问题在工程热物理领域有着重要的研究价值和应用背景。本文利用多松弛格子Boltzmann方法详细预测了两种二维多孔介质中的渗透率。研究结果表明:一方面,多松弛模型可以用来克服由单松弛模型带来的一些不足;另一方面,借助于达西定律,多松弛模型可以准确预测多孔介质的渗透率,并将计算结果与已有文献做了对比。     

Evanescent Waves and Energy Conservation

ＥｖａｎｅｓｃｅｎｔＷａｖｅｓａｎｄＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＣＡＯＱｉｎｇ；ＤＥＮＧＸｉｍｉｎｇ（ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｎＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬａｓｅｒａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ...     

Locally corrected semi-Lagrangian methods for Stokes flow with moving elastic interfaces

We present a new method for computing two-dimensional Stokes flow with moving interfaces that respond elastically to stretching. The interface is moved by semi-Lagrangian contouring: a distance function is introduced on a tree of cells near the interface, transported by a semi-Lagrangian time step and then used to contour the new interface. The velocity field in a periodic box is calculated as a potential integral resulting from interfacial and body forces, using a technique based on Ewald summation with analytically derived local corrections. The interfacial stretching is found from a surprisingly natural formula. A test problem with an exact solution is constructed and used to verify the speed, accuracy and robustness of the approach.     

二维Arimoto熵直线型阈值分割法

Arimoto熵是一种广义熵形式.本文首先指出了已提出的二维Arimoto熵阈值分割法的表述错误,给出了正确的二维Arimoto熵阈值分割法;然后提出了二维Arimoto熵直线型阈值分割法,并给出了快速递推公式;对Arimoto熵公式中参量的选择进行了探讨,并基于标准图像进行了分割性能评估.大量分割实验表明,二维Arimoto熵直线型阈值法至少与二维Arimoto熵和二维Renyi熵直线型阈值法分割效果相当;在图像边缘和噪音信息丰富的情况下,二维Arimoto熵直线型阈值法的分割效果优于二维Arimoto熵和二维Renyi熵直线型阈值法,是一种有效的图像阈值方法.     

对光子和高速粒子散射的研究

由坐标变换出发，结合相对论中的多普勒公式和光行差公式，对光子和运动粒子的散射问题进行了讨论，导出了一个光子和运动粒子发生作用时的散射公式，利用该公式直接推导出了康普顿散射公式，还预言了高速电子流前存在红外线辐射。     

二维直通道内气固两相流动的实验研究

本文利用频闪激光片光源摄像和图象处理技术，对二维直通道内气固两相流动进行了实验研究，定量测定了固体粒子的运动参数、运动速度、方向．测得了粒子的运动轨迹．并得出一些有价值的结论：在本实验范围内粒子基本上沿直线运动，并处于不断加速的状态；粒子与壁面碰撞的时间极短，反弹角小于碰撞角，反弹速率小于碰撞速率．从而获得了在不同的进口气流速度及不同的通道倾角下固体粒子与固体壁面碰撞的某些规律．得到了粒子与壁面相互作用的关系表达式．为理论计算打下了基础．