《磁絕緣傳輸線高功率脈衝傳輸三維粒子模擬研究》是依託西安交通大學，由王洪廣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：磁絕緣傳輸線高功率脈衝傳輸三維粒子模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王洪廣
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁絕緣傳輸線(Magnetical Insulated Transmission Line, MITL)是脈衝功率系統中實現大電流、高功率脈衝傳輸和匯聚的關鍵器件，在能源、國防和其他高新技術領域具有重要的套用。本項目通過粒子模擬研究MITL高功率脈衝傳輸的物理過程和規律，在現有數值模型的基礎上，建立三維粒子模擬方法共形邊界模型和陽極離子發射邊界模型；通過粒子模擬得到複雜結構MITL高功率脈衝傳輸下電子流、離子流和電磁能量的瞬態演變過程，揭示MITL結構、電極材料等對傳輸特性的影響規律，並得到MITL的等效電容和等效電感；結合理論分析、數值模擬和實驗驗證，探索MITL的新型結構和最佳化設計方法。本項目為進一步提高脈衝功率系統的性能水平提供理論基礎，對促進受控核聚變、核爆炸模擬、閃光X射線照相、高功率微波等領域技術的發展有重要的理論意義和使用價值。
結題摘要
建立了自適應共形時域有限差分算法，根據用戶設定的控制因子計算出保持穩定的最小面積，並用於磁場推進從而保持穩定；對於共形格線下的粒子推進，建立了保持電荷守恆的粒子發射與吸收算法，模擬結果表明該算法計算精度高於傳統方法，計算穩定；採用蒙特卡羅程式計算了金屬材料的電子沉積能量和二次電子發射係數，基於表面阻抗邊界模型實現了歐姆加熱的計算，實現了溫度閾值離子發射模型。對偏心結構、帶支撐桿結構、彎曲結構的磁絕緣傳輸線進行了三維粒子模擬，得到了電子空間分布、電壓、陰陽極電流和空間電子電流曲線，分析了不同結構的損失電流；在粒子模擬的基礎上，結合經典空間電荷限制流、磁絕緣臨界電流的理論公式，建立了磁絕緣傳輸線損失電流的等效電路模型，對長同軸磁絕緣傳輸線電流損失現象的模擬表明，等效電路模型可以快速獲得與粒子模擬基本相符的模擬結果。
