电磁线圈炮计算程序的收敛性与实验验证

根据电磁线圈炮中推力线圈与电枢之间的感应耦合方程和电枢动态响应方程,考虑发射过程中推力线圈和电枢的欧姆加热,开发了电磁线圈炮的计算程序,给出了程序的算法和流程。分析了程序的收敛性,认为最大时间步长和电枢最大网格均依赖于驱动脉冲波形的上升时间。通过模拟结果与单级线圈炮实验测量结果的比较,验证了程序的有效性。模拟的线圈电流波形与实验波形吻合较好,模拟的出口速度比测量速度大约6.5%。程序收敛性和有效性的验证表明该程序可用于电磁线圈炮系统的初步设计。     

磁绝缘传输线电路模拟与分析

结合磁绝缘传输线运行特征,阐述了磁绝缘传输线的电路模拟方法,开发了基于波过程的磁绝缘传输线电路模拟程序。探讨了磁绝缘传输线运行状态判断、运行阻抗、电子流损失等的物理描述,分析了不同物理模型对电路模拟结果的影响。结果表明:因阻抗过匹配所致电子流损失是Z箍缩装置磁绝缘传输线电路模拟中需重点关注的问题。建立在现有物理模型基础上的电路模拟是后验的,可为丝阵负载结构优化设计、负载电流和内爆特性评估提供参考,可满足磁绝缘传输线一级近似设计要求。但对未来更高电流参数下磁绝缘传输线的设计还需从试验和理论上深入理解磁绝缘现象和运行过程。     

求解三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷限制流

在无横向磁场作用下，真空中损失到金属导体阳极表面的空间电荷限制（SCL）流将达到最大。在无限大平板构形导体中，这个最大的SCL流只与阴阳极电压和间距相关；而对于在磁绝缘传输线（MITL）中广泛应用的同轴圆筒和共顶点同轴圆锥构形，其最大SCL流还与导体的几何因子及极性参量有关。研究这3种典型构形的最大SCL流，是研究横向磁场对SCL流影响规律的起点，是设计同类MITL构形的基础。     

激光干涉诊断ETC发射装置产生的等离子体射流

叙述了用光楔错位干涉与高速摄影技术诊断电热化学（ＥＴＣ）发射装置中等离子体发生器产生的等离子体射流的方法，研究了等离子体射流与毛细管几何尺寸以及电源供能的关系。该方法有助于改进电热化学发射装置中等离子体发生器的设计及其效能的提高。     

4层圆盘锥形磁绝缘传输线的等效电路模型

 根据磁绝缘特征将PBFA Z加速器的4层圆盘锥形磁绝缘传输线结构分成几段串联的集中电感，结合磁绝缘临界电流、空间电荷限制流、Mendel磁压力平衡及丝阵内爆动力学等计算模型，并引入主要的结构参数，建立4层圆盘锥形磁绝缘传输线的等效电路模型，模型计算结果与实验结果、其它模型计算结果符合较好，模型可以用于定性或半定量设计及分析类似结构的磁绝缘传输线。     

磁绝缘传输线电流损失的计算方法

 磁绝缘传输线电流损失的计算方法是丝阵Z箍缩电路模拟的关键问题之一。以传输线模拟方法TLCODE为基础,将磁绝缘传输线分成若干段有损传输线单元,每个单元由一段无损传输线及一个对地损失电阻组成,根据磁绝缘准则判断单元的磁绝缘状况,磁绝缘形成之前损失电流由空间电荷限制流与传导电流的定量关系来计算,磁绝缘形成之后则根据阻抗匹配关系及流动阻抗模型来计算;同时将丝阵负载内爆动力学方程与TLCODE表达式、流动阻抗方程进行耦合,可求解磁绝缘传输线、丝阵负载在电压脉冲作用下全时空域的动态响应特性。     

测量低频大电流的自积分罗氏线圈设计

为测量电容储能脉冲功率源模块电流,设计了磁芯式自积分罗氏线圈。给出了磁芯的选择方法,分析了磁芯饱和问题。解决饱和问题的方法是使用饱和磁感应强度较大的材料,对测量线圈施加去磁磁场,以及等效减小线圈的励磁电流。分析表明:通过增大磁芯直径和截面积,选取线径合适的导线多层绕制的方法来增大线圈自感与电阻比值,可以有效提高线圈的测量幅值范围。使用设计的线圈实测了脉冲功率源模块电流,通过改变模块的充电电压,可以得到线圈出现饱和时对应的电流值。实验结果与理论分析相符合。对于脉冲功率源模块的ms量级脉冲电流信号,改进后的自积分线圈测量范围可以超过50kA。     

磁绝缘传输线中心汇流区数值模拟的实现

介绍了磁绝缘的形成原理以及模拟中采用的基本空间和时间算法.成功地使用了非均匀网格模型,实现了对结构复杂的中心汇流区的三维数值建模;运用金属支撑杆模型,实现了负载的数值建模.探讨了MPI并行算法运用到模拟中的可行性及其应用价值.最后以Z加速器上MITL的中心汇流区为例,验证了模拟的正确性.     

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。     

阳加速器新磁绝缘传输线的设计与检验

 介绍了阳加速器新磁绝缘传输线(MITL)的物理设计及实验检验。在缩短MITL整体长度及绝缘环宽度的同时，将原结构改成以共顶点同轴圆锥段为主体的新结构，使阴极表面、绝缘环及三相点满足电场设计要求，最小磁绝缘电流较原结构有所降低，将结构电感从原来的70.9 nH减小到31.7 nH。利用短路实验及丝阵内爆实验对新MITL进行了检验，结果表明新MITL的性能指标有所提高。