频率色散表面阻抗对真空电子太赫兹源的影响

为了研究欧姆损耗对高频真空电子器件工作特性的影响,首先推导频率色散表面阻抗边界在三维共形粒子模拟软件UNIPIC-3D中的实现原理,并通过对有耗边界矩形谐振腔和圆波导进行模拟验证了该阻抗边界算法的正确性.采用有耗共形UNIPIC-3D模拟相对论太赫兹表面波振荡器和低电压平板格栅返波振荡器.模拟结果表明,对于表面波振荡器和平板BWO这种电磁场集中在金属慢波结构附近的太赫兹真空电子器件,欧姆损耗会对器件的运行带来极大影响,对于采用铜材料的器件,输出功率会下降一半左右,器件起振时间出现延迟,但器件工作频率几乎不变.为了提高相对论太赫兹表面波振荡器的效率,在二极管和慢波结构之间增加了反射腔,模拟结果表明,在考虑器件表面损耗的条件下,器件的工作频率保持不变,输出功率由41 MW提高到60 MW.     

A Well-Balanced HLL Scheme for Hyperbolic Conservation Systems With Source Terms北大核心CSCD

针对含源项的双曲守恒方程给出了一种新的有限体积格式.经典的有限体积格式不能正确地模拟对流通量项和外力之间的平衡所产生的动力学问题.为解决这个问题,仿照经典的HLL近似Riemann求解器设计思路设计了含源项的近似Riemann求解器.针对含重力源项的一维流体Euler方程和理想磁流体方程,通过对通量计算格式的修正得到了保平衡HLL格式（WB-HLL）,并给出了保平衡的证明.针对一维Euler方程和理想磁流体给出了两个算例,比较了传统HLL格式和提出的WB-HLL格式的计算精度.计算结果表明,WB-HLL格式精度更高,收敛更快.     

等离子体性质对磁泡的影响

利用三维混合模拟程序计算了大量超热碎片离子在低密度背景等离子体中爆炸膨胀的过程.通过定量计算磁泡的变化过程和磁泡对碎片云运动的约束效果,分析了背景等离子体电荷密度、背景离子原子量、碎片离子荷质比等参数对磁泡的影响.计算结果表明,背景电荷密度对磁泡和碎片云的运动有重要影响.在碎片云扩张早期,背景离子原子量对磁泡扩张影响较小,但对后期碎片云的运动有一定影响.当碎片离子荷质比较小时,离子回旋半径大于磁泡半径,此时磁泡半径较小,且磁泡无法约束碎片云.当碎片离子荷质比较大时,离子回旋半径小于磁泡半径,如果此时背景电荷密度较低,磁泡和碎片云的早期扩张几乎不受碎片离子荷质比影响,但对系统后续演化有一定影响,如果此时背景电荷密度较大,碎片离子荷质比对磁泡和碎片云的运动有较大影响.     

高空核爆炸能量在大气层中的沉积规律

建立了高空核爆炸X射线辐射能和碎片动能在大气层中沉积的计算模型,利用该模型模拟了美国和苏联的4次大威力高空核爆炸试验(Checkmate, Starfish, K3, K4)的能量沉积情况,分析了碎片动能在海拔100—200 km的沉积规律.计算结果表明,与X射线沉积区相比,碎片动能沉积区范围较小,能量密度较大;碎片动能沉积在较短时间内(约0.5 s)完成,在爆心附近和海拔115 km附近存在两个吸收峰;动能沉积区在水平截面大体上为椭圆形,爆炸纬度越高,椭圆偏心率越小,水平截面积随海拔高度的增加而增大,随爆高的增大而减小;距爆点较远、远离磁泡时,动能沉积峰值点在穿过爆心的地磁场磁力线附近;距爆点较近、磁泡内部的动能沉积峰值点在爆心投影点附近.