TLCODE方法在多路传输线并联电路中的应用

 介绍了TLCODE方法对多路传输线并联电路的模拟情况。根据TLCODE方法的要求,在引入接地电阻的条件下推导了多路传输线并联时的界面电压公式,同时构建了一个多路传输线并联的PSPICE电路模型,将该模型计算得到的传输线输入端电压作为TLCODE方法的输入电压,通过比较发现两种方法计算的传输线任意处的电流、电压波形完全符合。这表明利用TLCODE方法模拟多路传输线并联问题取得了成功,标志着开发多路并联磁绝缘传输线电路模型取得了重要进展。     

TLCODE模拟方法介绍

探讨了TLCODE传输线模拟方法的基本原理、求解方法及步骤,推导了传输线驱动电阻负载、静态电感负载和混合型负载三种典型负载时末端界面电压的表达式,用PSPICE构造一个电路模型,以静态电感负载的计算结果为例,对所介绍的TLCODE方法及推导的公式模型予以验算。结果表明,在计算负载电压时,TLCODE与PSPICE的最大偏差仅为0.2%,在计算电流时,最大偏差仅为0.1%。     

4层圆盘锥形磁绝缘传输线的等效电路模型

根据磁绝缘特征将PBFA Z加速器的4层圆盘锥形磁绝缘传输线结构分成几段串联的集中电感,结合磁绝缘临界电流、空间电荷限制流、Mendel磁压力平衡及丝阵内爆动力学等计算模型,并引入主要的结构参数,建立4层圆盘锥形磁绝缘传输线的等效电路模型,模型计算结果与实验结果、其它模型计算结果符合较好,模型可以用于定性或半定量设计及分析类似结构的磁绝缘传输线。     

基于波过程的传输线模拟方法

从波过程计算的角度,阐述了用传输线对脉冲形成网络进行模拟的原理和方法。该方法可以对元件参数随时间变化的脉冲形成网络,以及包含磁绝缘传输线、开关、内爆等离子体等的脉冲功率系统进行全电路模拟。与商业程序Pspice模拟结果比较表明：两种方法得到的电流、电压的峰值相对偏差不到5‰,在整个时间范围内,电流、电压的最大偏差均小于峰值的5%;两种方法得到波形几乎完全重合。在能保证准确度和收敛性的同时,该方法还具有直观、运算快速、易扩展等特点。     

电磁内爆套筒屈曲的数值模拟

 采用瞬态非线性有限元方法对电磁内爆套筒屈曲进行了数值模拟研究。介绍了瞬态非线性有限元方法的基本原理、电磁内爆套筒模拟的基本方法及对实验的模拟结果。通过分析比较认为,建立的数值模拟方法较好地反映了实验结果,可以作为研究分析电磁内爆套筒屈曲的基本方法之一。     

共顶点同轴圆锥形及圆盘形传输线的电参数计算公式

一些大型Z箍缩电流装置的真空磁绝缘传输线（MITL），经常采用具有旋转对称中线、电流沿极板向中线汇聚（或发散）的共顶点同轴圆锥形或圆盘形传输线。找到其电容、电感及阻抗的近似计算方法，并推导相关计算公式，是设计和研制这些特殊几何构形的MITL的前提条件。     

电磁轨道发射装置隔离式分压器

研制了一套用于测量电磁发射装置轨道电压信号的隔离式分压器,实现了测量回路与被测回路之间的电隔离,简化了电磁发射装置测试系统的复杂性。并对影响隔离式分压器频率响应的元件参数进行了参数扫描,结果表明:研制的分压器在-3 dB区间的频率响应范围为14 Hz~18 MHz,满足电磁发射装置轨道电压信号的测试要求。使用P6015A高压探头进行比对标定,输出信号的前沿约1s,频率响应满足电磁轨道发射装置轨道电压信号的测量要求。同时用隔离式分压器及电阻分压器测量轨道电压信号,两者波形符合较好。     

PTS装置分层真空轴向绝缘堆设计

对PTS装置分层真空轴向绝缘堆的设计和分析方法进行了研究。利用全电路模拟方法得到了绝缘堆各层的电压波形。利用静电场数值模拟方法,对每层堆中的绝缘环、电极环、均压环、场调整环以及两端接口部分的形状都进行了设计和优化。2维和3维静电场模拟结果表明,绝缘堆的设计能够满足静电场设计要求。采用2维PIC程序初步计算了绝缘堆金属均压环真空侧电子发射对电压分配不均压度的影响,计算结果表明,真空侧的电子发射会较大地影响绝缘堆电压分配的均匀度,进而对绝缘堆的全堆闪络概率造成较大的影响。     

空间电荷限制流与传导电流的定量关系

从空间电荷限制流假设、Poisson方程及电子正则动量守恒关系出发,推导了平板形、同轴圆柱和共顶点同轴圆锥三种导体构形的空间电荷流随传导电流变化的广义Poisson方程,给出了求解方法及解的基本特征,分析比较了三种导体构形空间电荷限制流的基本性质。通过推导,计算和分析可得：各种电压条件下传导电流对空间电荷限制（SCL） 流的作用效果不一样,电压越高传导电流提高磁绝缘程度的作用越显著;当几何因子(即高阻抗)较小时其它两种导体的SCL流与平板形相差较大,几何因子较大时与平板形十分接近;同样电压条件下负极性的SCL流比平板形小、正极形正好相反,而相同几何因子条件下同轴圆筒的SCL流比共顶点同轴圆锥的小;在分析研究低阻抗MITL时,采用SCL流的平板近似不会带来大的误差。在描述时变脉冲作用于MITL时,可以通过对SCL流随电压、传导电流变化的曲面函数插值的方法确定各个时刻的磁绝缘状态。     

串联型双轨增强电磁轨道炮电路模拟

建立了包括脉冲电源模块和电磁轨道炮的全电路模型,实现了从电源放电至电磁轨道炮发射过程的全电路模拟。根据电源放电与洛伦兹力加速的耦合方程组,在电路模型内将电源的基本单元封装成子电路模块、弹丸受力运动模型转化为电路解耦模块,建立了针对24个基本单元组成的电源网络驱动串联型双轨增强电磁轨道炮的电路模型。将模拟结果与实验结果进行对比,电流模拟结果偏差2.6%,电枢出膛速度模拟结果偏差9.8%,模拟与实验结果基本一致,验证了模型方程和模拟方法的可靠性和合理性。