收集极释气对相对论返波管影响的粒子模拟

相对论返波管被认为是最具有应用潜力的高功率微波器件之一.随着输出微波功率的进一步提高,相对论返波管内部包括收集极处的击穿现象越来越严重,最终导致脉冲缩短,成为器件向高功率、高能量方向发展中的最大障碍,也是目前制约其发展的重要问题之一.本文基于自主研发的2.5维粒子模拟软件UNIPIC-2D,采用动态释气模型研究了不同释气系数下相对论返波管收集极释气与电离过程及引导磁场的影响.粒子模拟结果表明,随着电子不断轰击收集极,收集极表面气压升高,并发生气体电离,产生的等离子体沿引导磁场进入慢波结构区域,影响束-波相互作用过程,使得输出功率下降;随着释气系数的增大,脉冲缩短现象越来越明显;在低引导磁场情况下,击穿以及脉冲缩短现象得到一定的缓解.     

稳恒扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

采用弹粘塑性力学模型代替通常的弹塑性模型，对于I型和Ⅱ型问题，分别求得了不可压缩材料中平面应变动态扩展裂纹尖端的指数奇异性场和对数奇异性场，消除了弹塑性解中存在的塑性激波。通过数值计算，分别求得了两种奇异属性的分界线，建立起统一的裂纹尖端奇异性场。     

功能梯度双材料弱/微间断界面的冲击断裂分析

提出强间断、弱间断、微间断和全连续界面的概念与分类，建立功能梯度弹性双材料弱间断 界面冲击断裂问题的力学模型，采用积分变换法推导问题的Cauchy奇异积分方程，并用配 点法求得数值解. 分析表明，弱/微间断性对于FGMs界面裂纹应力强度因子有着重要影响， 而且微间断性是优于弱间断性的一种界面力学性能连接关系. 以FGMs界面某一侧 的力学性能函数在界面处的Taylor展开式的低阶项作为界面另一侧的力学性能函数，便可 以使FGMs界面成为``微间断'界面. 界面的一阶微间断对应力强度因子的减小作用较为明 显，而高阶(二阶及以上)微间断对应力强度因子的影响较小. 减小界面的弱间断程度或使 FGMs界面具备``微间断性'，都将利于提高功能梯度双材料界面抗冲击断裂能力，在一定 程度上达到界面增韧的目的.     

VISCOPLASTIC SOLUTION TO FIELD AT STEADILY PROPAGATING CRACK TIP IN LINEAR- HARDENING MATERIALS

An elastic-viscoplastic constitutive model was adopted to analyze asymptotically the tip-field of moving crack in linear-hardening materials under plane strain condition. Under the assumption that the artificial viscosity coefficient was in inverse proportion to power law of the rate of effective plastic strain, it is obtained that stress and strain both possess power law singularity and the singularity exponent is uniquely determined by the power law exponent of the rate of effective plastic strain. Variations of zoning structure according to each material parameter were discussed by means of numerical computation for the tip-field of mode Ⅱ dynamic propagating crack, which show that the structure of crack tip field is dominated by hardening coefficient rather than viscosity coefficient. The secondary plastic zone can be ignored for weak hardening materials while the secondary plastic zone and the secondary elastic zone both have important influence on crack tip field for strong hardening materials. The dynamic solution approaches to the corresponding quasi-static solution when the crack moving speed goes to zero, and further approaches to the HR (Hui-Riedel) solution when the hardening coefficient is equal to zero.     

介质部分填充平行平板传输线微放电过程分析

本文主要研究了介质填充微波部件微放电随时间演变的过程,重点分析了介质微波部件微放电自熄灭机理.以介质部分填充平行平板传输线为研究对象,忽略空间电荷效应,采用自主研发粒子模拟软件模拟微放电过程,并将模拟结果与金属微波部件结果进行对比.结果表明,在一定功率下,金属微放电过程中电子数目呈指数形式增长,而介质微放电过程经历初始电子倍增后发生自熄灭现象,同时发现在电子数目即将下降为0时,介质表面的平均二次电子发射系数大于1或约等于1.另外,在上述模拟结果的基础上对微放电过程中介质表面积累电荷问题进一步分析,模拟结果表明,如果持续向微波部件内注入电子,介质表面的平均二次电子发射系数最终都约等于1.所得结论对研究复杂介质填充微波部件微放电的机理具有一定的理论指导价值.     

HPLC-MS/MS法联合分析环境水体中喹诺酮类抗生素和雌激素

建立了环境水体中15种喹诺酮类抗生素和6种雌激素的HPLC-MS/MS分析方法.该方法统一了两类物质的前处理过程,运用固相萃取技术进行富集及净化,有效降低了基质的干扰.质谱采用SRM监测模式,喹诺酮采用正离子扫描模式,雌激素采用负离子扫描模式.目标化合物在水体中的回收率范围为62.0％～108.3％,RSD在1.1％ ...     

高功率微波器件2.5维通用粒子模拟软件——尤普

 利用体积加权宏粒子模型,考虑了阴极形状的爆炸电子发射模型、散度校正完全匹配层边界等新型和改进型电磁粒子模拟算法模型，提高了粒子模拟算法的计算精度，并有效降低数值噪声。在此基础上开发出2.5维全电磁通用粒子模拟软件——尤普，可在x-y，z-r和r-φ3种坐标系下应用于高功率微波器件的2.5维数值模拟研究和结构设计。对相对论磁控管、磁绝缘线振荡器和虚阴极振荡器等高功率微波器件的模拟结果表明：尤普软件得到了正确的物理图像和物理规律。     

一种补偿时间步长限制的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模型

 从碰撞次数的概率分布出发，推导出一种补偿蒙特卡罗碰撞模型，采用以正态分布计算得到的平均碰撞次数作为碰撞概率，来补偿传统方法中忽略的多次碰撞。通过模拟不同折合电场强度条件下He气放电产生电子的运动规律，验证了补偿蒙特卡罗碰撞模型的正确性。计算结果表明:补偿蒙特卡罗碰撞模型可以有效地提高计算效率，特别适用于高气压气体放电现象的粒子模拟。     

孔口缝合补强对含孔复合材料层板应力集中影响的数值模拟

提出的一种缝合线计算模型,通过数值模拟计算与实验结果比较,得到缝合线计算模型中相关的弹性参数.对复合材料开口缝合补强结构进行有限元模拟计算,分析了孔边及邻近区域应变、应力的分布规律,得到不同缝合参数、孔边不同位置以及不同载荷条件下的应变、应力集中系数,并给出合理的孔口缝合参数设计方法及相关结论.研究结果表明:含孔拉伸试件在孔边θ=0°处,切向拉伸应力最大;在θ=90°处,切向压缩应力最大;在孔口0°和90°之间存在拉应力与压应力的转换点,缝合补强后,此转换点大约在θ=56°左右.     

Three-dimensional simulation method of multipactor in microwave components for high-power space application

Based on the particle-in-cell technology and the secondary electron emission theory, a three-dimensional simulation method for multipactor is presented in this paper. By combining the finite difference time domain method and the panicle tracing method, such an algorithm is self-consistent and accurate since the interaction between electromagnetic fields and particles is properly modeled. In the time domain aspect, the generation of multipactor can be easily visualized, which makes it possible to gain a deeper insight into the physical mechanism of this effect. In addition to the classic secondary electron emission model, the measured practical secondary electron yield is used, which increases the accuracy of the algorithm. In order to validate the method, the impedance transformer and ridge waveguide filter are studied. By analyzing the evolution of the secondaries obtained by our method, multipactor thresholds of these components are estimated, which show good agreement with the experimental results. Furthermore, the most sensitive positions where multipactor occurs are determined from the phase focusing phenomenon, which is very meaningful for multipactor analysis and design.