紧凑高重复频率加速器的初级能源

 介绍了一种输出脉冲峰值功率在GW量级,脉宽约6 ns,重复频率1~300 Hz可调的加速器的初级能源系统的设计与实验研究。它的初级能源由商用三相电源供能,利用硅堆整流,并通过固体开关及继电器等装置控制来实现对Tesla变压器初级线圈的重复谐振充电。实验表明该装置运行稳定,通过变压器升压之后可在120 W负载端得到300 kV的重复高电压脉冲。同时,该回路还利用了晶闸管拥有的自关断特性实现了能量的回收,提高了装置的能量利用率。     

多模块快直线变压器高功率脉冲源的研究

阐述了利用快脉冲直线型变压器驱动源(FLTD)技术实现紧凑型高功率脉冲源的思想,分析了FLTD模块数量与系统输出品质之间的关系,通过改进馈电方式降低了对初级整形回路电感的要求,利用回程线圈削弱了波形畸变,通过工程实验,取得了重复频率25 Hz、平顶约80 ns、电子能量近0.8 MeV的束流输出,为重复频率、紧凑型、模块化高功率脉冲源的研制提供了新思路. 关键词： 紧凑 快直线变压器 模块化 高功率脉冲源     

重复频率脉冲磁场初级能源

为产生重复频率脉冲磁场的螺线管,研制了一种新型的初级能源,它采用半桥串联谐振恒流充电拓扑结构,可在0~2.5 kV范围内实现输出可调,最大平均充电功率达4.7 kW。该电路最大特色在于无需使用外加谐振元件,只利用变压器的漏感和半桥桥臂电容组成谐振元件。简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行电路仿真和初步实验研究,结果表明,该设计基本达到要求。最后,进行了带螺线管负载的实验研究,实验证明该能源在重复频率10 Hz条件下运行稳定可靠。     

100 kV重复频率高压脉冲电源

为研究气体间隙的放电特性,设计了输出幅度在30～100 kV、重复频率1～5 kHz可调的高压脉冲电源。利用谐振充电的原理,将10 kV的初级电源的能量转移到中储电容,中储电容的电压升高到至少18 kV。在光触发信号的作用下,氢闸流管导通,中储电容上的能量通过脉冲变压器放电,在脉冲变压器的副边得到最大幅度为100 kV的负脉冲,其脉宽大于200 ns,前沿时间小于90 ns。整个装置在不加散热系统的情况下,可连续工作1 min以上。     

紧凑Tesla变压器型纳秒脉冲源

采用带有开路磁芯的Tesla变压器与单筒脉冲形成线一体化结构,研制了一台基于Tesla变压器的紧凑GW级纳秒脉冲源,该源包括一个40Ω脉冲形成线、内置Tesla变压器、初级电路及高压吹气主开关等,具有变比高、结构紧凑、能量传输效率高、便于重复频率运行等特点。给出了脉冲形成线、Tesla变压器和主开关等的工作原理、设计方法和模拟计算。实验结果表明,该脉冲源输出电压大于200kV,脉冲宽度约8ns,可以在重复频率100Hz、平均输出功率1GW情况下稳定运行,实验结果与理论设计相符。     

重复频率直线变压器在长脉冲高功率源中的应用

在初级脉冲整形的基础上,利用快直线变压器技术,可以使长脉冲高功率微波驱动源的结构紧凑并实现模块化。为此着重分析了直线变压器的传输效率,研究了导致系统输出波形畸变的主要因素。通过工程实验,取得了功率数GW、重复频率25 Hz、前沿约40 ns、宽度约160 ns的长脉冲电子束流输出。     

150kV/1 kHz可调脉宽电晕等离子体驱动源

建立了重复频率、可调脉宽线板放电型电晕等离子体驱动源实验平台,该平台由谐振充电、脉冲升压变压器和磁开关宽脉冲调制等部分构成,试验平台输出脉冲电压峰值150 kV、最高重复频率1 kHz、输出脉冲前沿0.53μs、脉冲宽度5~25μs可调节。阐述了该平台脉冲调制原理,通过实验结果分析了脉冲变压器分布电容对系统能量传输的影响,指出提高脉冲氢闸流管开关能力、改善脉冲变压器绝缘结构设计、降低匝间分布电容可以进一步提高输出电压和重复频率。     

三谐振高压脉冲变压器理论分析与模拟

 介绍了一种基于空芯变压器的三谐振高压脉冲变压器。通过对三谐振脉冲变压器无损等效电路的理论分析,给出了在回路本征频率为1∶2∶3时,电路各参数的关系及输出电压解析表达式,由此可知在此条件下变压器次级高压绕组上的最大电压与负载电容上最大电压比为0.36∶1。根据理论结果,设计了一组参数进行了电路模拟,证明了理论分析结果的正确性,可用于三谐振脉冲变压器的设计。并模拟了变压器耦合系数、调谐电感、调谐电容、初级电容及负载电容等参数变化对装置输出电压及能量传输效率的影响。由模拟结果可知,调谐电感和调谐电容在-10%～10%范围,初级电容在0～10%范围以及负载电容在-10%～0范围内变化对装置的性能影响不大,该变压器较容易实现工程化。     

用于泵浦非链式HF/DF化学激光器的重复频率电子束发生器研究

 正在研究的1Hz重复频率电子束泵浦HF/DF化学激光器，预期产生的电子束能量为0.5MeV、束流强度为100kA、束流脉冲宽度为100ns。在该系统设计中，使用了一个脉冲变压器来对脉冲成形水线进行双共振充电。脉冲变压器的初级、次级电感与互感分别为331nH，26.5μH与1.9μH。脉冲成形线的电容、电感与阻抗分别为8.15nF，300nH与6.2Ω。脉冲成形线在1MV的峰值充电电压下的击穿因子为0.3。在3.3%的能量转换效率条件下，预期可以产生的HF/DF激光脉冲能量为２50J以上。     

Tesla变压器型重复频率纳秒脉冲源的研制

脉冲变压器与陡化开关结合的方式是产生纳秒脉冲较为成熟的方式,采用这种方式,研制了一种基于空芯Tesla变压器和陡化开关的紧凑高压重复频率纳秒脉冲源。该脉冲源主要由重复频率充电模块、Tesla变压器和陡化开关三部分组成,重复频率充电模块主要通过晶闸管的时序配合实现,Tesla变压器为脉冲源装置系统的核心及主升压模块,陡化开关是一个三电极自击穿型气体开关,用于将变压器次级输出的电压陡化成纳秒快脉冲波形,对该重复频率脉冲源以上各部分进行了详细的设计和测试。实验结果表明,该脉冲源可以在6kΩ的负载电阻上输出幅值100kV、上升沿约为30ns、最高频率可达500Hz的高压纳秒脉冲。     

喷射式空调系统的实验与数值模拟研究

利用二维轴对称,真实气体模型对喷射式制冷空调系统的喷射器进行CFD计算。搭建喷射式空调实验系统,进行喷射式空调实验,验证CFD模型的可行性。利用验证的CFD模型,进行实验工况以外的数值计算,得到了喷射器在不同发生条件、蒸发条件和冷凝条件下的性能变化。在喷射器结构确定,其它条件不变时,发生温度tg必须要在一定范围内,71℃≤tg≤95℃,喷射器才能正常运行。在计算条件下,蒸发温度te越高,喷射器的性能越好。冷凝温度tc要在一定范围内:20℃≤tc≤40℃,喷射器才能正常工作。当冷凝压力低于临界压力时,喷射器的性能表现出恒能力特性。     

冷凝温度对喷射器性能的影响研究

利用二维轴对称,真实气体模型对喷射式制冷空调系统的喷射器进行CFD计算.利用CFD模型进行计算,得到了喷射器在不同冷凝条件下性能变化及其系统的COP变化.在喷射器结构确定,凝温度要在一定范围:20℃≤tc≤40℃,喷射器正常工作.当冷凝压力低于临界压力时,喷射器的性能表现出恒能力特性.利用CFD技术研究得到冷凝温度的变...     

太阳能喷射式空调系统中喷射系数的计算方法的探讨

喷射系数是喷射器最重要的性能参数之一,在喷射式空调系统中喷射系数的大小直接决定着太阳能喷射式空调系统的工作能力。通过研究发现,测得喷射器的进口、出口壁面的温度和压力,利用制冷剂工质的物性计算软件计算出测点的热工参数,根据热力学定律可以计算出喷射系数。通过喷射器的CFD模拟数据计算,并且把由质量流量计算的直接法所获得的喷射系数,与壁面测量法计算的间接法所获得的喷射系数进行了比较,比较结果验证了喷射系数的壁面测量法的可行性。     

A pressure recovery system for chemical oxygen-iodine laser based on an active diffuser

An open-type pressure recovery system (PRS) for chemical oxygen-iodine laser was designed and fabricated. As a first stage, an active diffuser was used in which the ejecting gas supply was organized through nozzles disposed around the channel periphery. The second stage was a supersonic ejector. Numerical simulation data for the viscous turbulent flow with heat release through the diffuser gas-dynamic channel, and also data obtained by testing the active diffuser in operation on a model facility equipped with a vacuum chamber, are reported. The obtained data were used to develop a full-scale setup with exhaust of laser gas into the atmosphere; this has allowed us to optimize the performance characteristics of the setup and substantially improve its mass-dimensional characteristics. Special attention was paid to parameter matching and synchronization of laser start with the operation of PRS components.     

以HFC134a为制冷剂的喷射制冷实验研究

设计并搭建了喷射制冷系统性能研究实验台,选取HFC134 a作为制冷剂进行了喷射制冷实验研究。研究表明,在测试工况范围内,喷射系统的COP随蒸发温度的升高而增加,随冷凝温度的升高呈现先是基本不变,后迅速降低的趋势,随发生温度的升高先升高后降低;另外,研究还发现系统的COP随着冷冻水流量的增加而增加。     

等截面超-超引射器流场结构及引射性能

为考察超声速引射器直接引射超声速二次流时的性能,采用纹影技术和压力测量手段对一等截面超-超引射器的流场结构及其引射性能进行了实验研究。研究结果表明:一、二次流交汇后在混合室前段形成了复杂的超声速流场结构。根据二次流在混合室入口流动状态的不同,可将超-超引射划分为非饱和超-超引射和饱和超-超引射两种工作状态;二次流在混合室入口处产生的激波提高了引射器的压力匹配性能;在给定的引射系数下,引射器的增压性能随二次流马赫数的增大而降低,而引射马赫数对引射器压力恢复性能的影响不大。     

R141b喷射式制冷系统的喷射器热力学模型设计

本文采用传统的热力学模型,理论设计了对制冷剂R141b适用的喷射器,通过计算机程序及优化设计理论设计出该喷射器.同时,背压是整个循环中的重要参数,过高的背压会影响喷射器的性能,本文还给出喷射器的最大背压计算方法,以此来设计出最适合整个工况运行的冷凝器,从而完成整个循环的设计.     

压缩/喷射制冷循环中喷射器引射室的最优压降

建立了蒸气压缩/喷射制冷循环稳定运行时两相喷射器的热力学模型,以常压沸点相差较大的制冷剂为工质,比较了两相喷射器引射室压降最优范围的差异,并在同一工况下,研究了不同工质压缩/喷射制冷循环的性能。结果表明:喷射器引射室压降存在最佳范围使压缩/喷射制冷循环性能接近最优值;在相同工况下不同制冷工质这个最佳范围不相同;在同一工况下,当采用压缩/喷射制冷循环时,不同工质的循环性能系数和单位容积制冷能力相比基本循环均增强了。研究结果为压缩/喷射制冷循环制冷工质的选择及两相喷射器结构的优化设计提供理论参考。     

两级式光伏并网逆变器建模与非线性动力学行为研究

本文首先建立了两级式光伏并网逆变器严格的分段光滑状态方程, 分析级联情况下光伏阵列电压对光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响, 然后探讨拓展两级式光伏并网逆变器输入电压范围的策略, 并研究前后级电路内部参数变化引起并网逆变器输出电流的快变尺度分岔和慢变尺度分岔现象. 研究发现: 若对光伏阵列电压进行分段控制, 可以有效展宽两级式光伏并网逆变器的输入电压范围; 适当增加前级输出电容值、电感量, 可以避免系统产生混沌运动, 而后级参数的取值需避开多个不连续的混沌区域. 研究结果对提高光伏发电系统的效率与稳定性有较重要的参考价值.     

喷射器临界背压对喷射制冷系统性能的影响

为了确保喷射器在良好的工况条件下运行,文中针对太阳能喷射制冷系统的工况范围,以R134 a为工质建立了喷射器运行特性计算模型,计算分析了临界背压随喷射器运行工况的变化关系,以及对制冷系统性能的影响。结果表明:喷射器的临界背压随发生温度和蒸发温度的增大而增大,极限喷射系数随发生温度的升高而降低,随蒸发温度的升高而升高;喷射制冷系统COP随喷射器背压(冷凝压力)的升高先保持不变后减小,当Tg=353K,Te=281K和Te=283K时,喷射器分别在Tc=307K左右和Tc=308K左右时,达到临界状态,临界背压分别为0.85MPa、0.88MPa,COP分别为0.2和0.227。