| 高功率单孔柱-孔汇聚传输结构的电磁粒子仿真 |
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| 引用本文： | 吴撼宇,曾正中,邱孟通,张信军,郭宁,魏浩.高功率单孔柱-孔汇聚传输结构的电磁粒子仿真[J].物理学报,2019(17). |
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| 作者姓名： | 吴撼宇 曾正中 邱孟通 张信军 郭宁 魏浩 |
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| 作者单位： | 西北核技术研究院强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室 |
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| 摘 要： | 柱-孔汇聚结构(PHC)附近高功率脉冲电流的损失是脉冲功率技术领域的研究热点,是研制下一代大型脉冲功率装置的技术瓶颈.本文建立了单孔柱-孔汇聚结构的3维仿真模型,采用粒子(PIC)仿真算法,分别在阴极发射电子以及阴极等离子体等情况下,计算了单孔柱-孔汇聚结构的电流传输特性,首次在仿真过程中考虑了阴极负离子的运动对单孔PHC阴阳极间隙闭合的影响.仿真结果表明阴极等离子体导致了阴阳极间距明显地缩短,从而引起电流损失.同时获得了阴极等离子体平均扩展速度为3.76 cm/μs.更为重要的是,当阴极等离子体中含有负离子时,单孔柱-孔汇聚结构电流损失的现象更为显著.同时获得了负离子平均漂移速度约为10 cm/μs.仿真结果显示阴极负离子在PHC阴阳极间隙闭合过程中,同样发挥了显著的作用,是阴阳极间隙闭合的重要因素之一.研究结果有助于深入理解高功率PHC电流损失的物理机理,也可为高功率PHC的设计提供重要理论基础.
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