β=0.45,f=350MHz spoke腔高阶模的研究

质子或者离子在中低能段的加速结构是目前研究的热点, 其中许多实验结果表明spoke腔是连接RFQ加速结构和椭球腔加速结构的最具潜力的桥梁. 但是这种新型结构仍然存在许多问题有待解决, 为此, 北京大学开展了spoke型质子加速腔的研究, 完成了β=0.45, 频率为350MHz spoke腔的设计和铜模型腔的加工. 重点对spoke腔高阶模进行了分析, 模拟计算找出了几种危害模式, 并完成了实验测量, 取得了实验测量与模拟计算相一致的结果.     

感应加速腔横向阻抗模拟计算

束腔相互作用导致的束流崩溃不稳定性(BBU)将严重地恶化束品质,而加速腔横向阻抗反映了这种相互作用的强弱。用MAFIA程序对三种不同的感应加速的腔横向阻抗进行了模拟计算。计算结果与采用脉冲双线法测量的结果反映了相同的物理性质。     

TESLA式高阶模衰减器的改进与设计研究

为了消除超导加速腔中高阶模场对加速粒子的影响, 在DESY的高阶模耦合器结构的基础上本文提出了改进的耦合器. 用HFSS程序针对1.5cell腔设计优化了高阶模耦合器, 得到高阶模耦合器对几种主要模式的吸收. 研究结果表明, 采用新型结构后, 衰减器对主要有害模的衰减由－40dB提高到－15dB, 使原有高阶模衰减器的性能明显提高. 该高阶模衰减器也适用于国产2cell超导腔的使用.     

β=0.45, f=350 MHz Spoke腔的设计

近几年来,低b超导腔(例如spoke型，re-entrant 型,CH型)作为质子或者离子在中低能段的加速结构成为研究的热点.许多实验结果表明spoke腔在低能段是很好的选择,在中能段跟椭球腔相比也很具有竞争实力,为此,北京大学开展了β=0.45,频率为350MHz的spoke型质子超导加速腔研究. 本文详细阐述了这种腔的结构及电磁场的设计,从射频参数Q,r/Q,最大表面电磁场和加速效率的计算结果来看,它具有很好的加速性能.     

SSC边耦合加速腔的调谐

为缩短边耦合加速腔腔片制造周期，需用部分腔片确定Ｔａｕｋ的π／２模式频率，采用整腔结尾，调节端腔频率使相邻耦合腔输出最小的方法，得到比较准确的结果。焊后调谐，耦合腔频率用近似方法调节，加速腔则用相对精确的方法调谐。用桥耦合器连接Ｔａｎｋ后，腔数增加引起π／２模式频率下降，桥耦合器的频率要调高于设计值。     

利用射频腔对激光加速质子能谱的优化

基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性,限制了其应用范围。为了产生准单能质子束,研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下,计算了腔间距随优化能量的变化关系,并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下,发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析,要实现最终2%的能散,进入射频腔的质子束能散不能大于15%,并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化,获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。.     

利用射频腔对激光加速质子能谱的优化

基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性,限制了其应用范围。为了产生准单能质子束,研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下,计算了腔间距随优化能量的变化关系,并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下,发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析,要实现最终2%的能散,进入射频腔的质子束能散不能大于15%,并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化,获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。 .     

感应加速腔横向阻抗模拟计算

束腔相互作用导致的束流崩溃不稳定性 (BBU)将严重地恶化束品质 ,而加速腔横向阻抗反映了这种相互作用的强弱。用 MAFIA程序对三种不同的感应加速的腔横向阻抗进行了模拟计算。计算结果与采用脉冲双线法测量的结果反映了相同的物理性质。     

耦合腔慢波特性及其注-波互作用的三维软件模拟

利用MAFIA软件分别对休斯型耦合腔慢波结构进行了由冷腔到热腔的计算机模拟,并将冷腔模拟结果分别与理论计算结果和实验测试结果进行比较,发现模拟结果更加接近实验值,色散特性的平均误差在0.02%左右,耦合阻抗的平均误差在5%左右,基本满足设计要求;由冷腔模拟结果导入MAFIA三维粒子模拟模块中进行注 波互作用模拟,对其工作机理进行了定性分析。     

1.5GHz铌腔RF超导的实验研究

北京大学重离子所自1988年开始“超导腔”课题的研究工作,经过三年不懈努力获得了重大进展,受到国内外同行与专家的好评。本文详述了此课题的实验准备工作及低温超导物理实验过程,总结了RF(射频)超导实验技术、微波及锁相测量技术、腔体的后处理技术、计算机模拟设计及计算机控制、数据获取与处理等有关工作的进展和成果。目前,1.5GHz铌腔在CW模式的低温超导实验中获得了8.6MV/m(Q_o=6.5×10~8)的加速梯度,并在2K温度时,测得Q_o=8×10~9,这些实验结果达到了当前国际上的先进水平。     

HIRFL新B1聚束器耦合环的设计与计算

 通过将聚束器腔体等效为RLC并联回路,求得了功率馈入耦合环与腔体的互感及自感的公式,根据对腔体的计算结果求出了在聚束器的工作频段内达到阻抗匹配所要求的互感变化范围,并在该互感变化范围设计了可移动的耦合电感环,计算了它的自感及整个腔体的剩余电感。     

重离子加速器冷却储存环高频腔体设计

 通过二维高频电磁场的计算，设计了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL–CSR）的铁氧体加载腔，给出了高频系统主要参数及加速电场的分布。     

三维流动传热空隙率计算程序FASTOR—3D开发研究

1引言大粘度（大r）和大系数（ss和sc）法是处理流动区域中障碍物的常用方法山。但当流动区域中障碍物数量较多时，宜采用空隙率来模拟障碍物，如模拟反应堆流动传热的商用程序COMMIX［’］。我们根据空隙率模拟的基本概念，针对采用交错网格的压力校正法，自行编制了多障碍物流动传热三维计算的全部源程序代码，应用于某核反应堆钠池流动传热的数值模拟，获得了比较合理的结果。2数学模型和数值方法2．1控制方程空隙率修整的质量、动量、能量及湍流动能与耗散率的守恒方程通式的三维柱坐标形式为其中中一1，。，。，。，T，k，。分别表…     

光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展

阐述了腔衰荡光谱技术的基本原理及应用;从结构设计的角度考虑,归纳出光纤衰荡腔的三种基本结构,并对光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展进行了评述;报道了我们采用脉冲光纤环衰荡光谱技术进行液体检测取得的最新进展;在总结光纤腔衰荡光谱技术优点的基础上,展望了其发展前景.     

Fritiof程序的移植和开发

Fritiof程序是一个著名的粒子物理蒙特卡罗模拟程序,在国际上比较通用。本文简要介绍它的理论模型,功能及主要特点,描述了程序的移植、开发和应用。     

X波段大功率耦合腔行波管3维粒子模拟

为提高行波管的增益和输出波形的稳定性,开展了带高频切断X波段大功率耦合腔行波管的研究工作。以点频7.2 GHz为例,对X波段耦合腔行波管的大信号注波互作用过程进行了3维粒子模拟,该行波管包含一处高频切断及两处微波集中衰减器。数值模拟结果表明：行波管腔数为40、电子束电压为17 kV、电流为0.8 A时,可获得2.0 kW的微波输出功率,增益达23 dB,电子效率达14.7%。     

三维湿蒸汽流动快速准确数值模拟方法及应用

本文以解析化wilson点参数和相对饱和湿度算法为基础,发展了三维粘性非平衡态湿蒸汽流动的快速准确数值模拟方法,模拟了一实际运行机组低压缸初始凝结级内的流动,分析了与非平衡态凝结相关的流动现象。该方法可成为汽轮机湿蒸汽级流动的分析和设计的先进和实用的平台。     

三维FEL振荡器的数值模拟

在３８６微机上建立了三维ＦＥＬ单模，多模振荡器模拟程序，并用该程序进行了计算。发现：１．对单模，在足够多的振荡次数的条件下（ａ）非理想入射，发射度，能散度对激光饱和功率的影响程度在一定范围内不显著，而且随输出耦合系数的降低而变弱。在输出耦合为２％时，小程度的非理想入射的饱和功率反而超过正入射；（６）非理想入射对饱和情况下的激光品质的影响也不显著，并随输出耦合系数的降低而变弱。２．对多模，在高输出耦合的情况下，边带将受到抑制而不能增长。非理想入射、发射度都会减慢边带的增长。     

空腔流动的大涡模拟及气动噪声控制

大涡模拟(LES)和三维的Ffowcs Williams-Hawkings声学比拟方法相结合,研究空腔过流的一种噪声控制措施.空腔的底板/后墙使用多孔壁板,因此流体可以穿透空腔壁面,多孔效果使用Darcy压力-速度关系模拟.声源流场由LES计算,声辐射和远声场由声学比拟获得.结果表明,这种措施有效地减弱了空腔内的压力脉动和远场声辐射,低频脉动Rossiter模数对应的波动幅值被有效抑制,声源中偶极子占优项大幅度减小,从而抑制了声辐射.