周期永磁聚焦系統(tǒng)二維伽遼金有限元模擬研究.pdf

1、微波管對軍事裝備具有重要意義，其中的聚焦系統(tǒng)是微波管的重要組成部分，而周期永磁聚焦系統(tǒng)則是使用頻率最高的一種聚焦系統(tǒng)，所以周期永磁聚焦系統(tǒng)的研究發(fā)展對微波管有著重要的作用。微波管的磁聚焦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及很多學(xué)科，設(shè)計(jì)出高性能的磁聚焦系統(tǒng)往往難度較大。因此，磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在很大程度上需要 CAD軟件進(jìn)行建模和模擬。本文就是在上述背景下，研究周期永磁聚焦系統(tǒng)的基本理論，并基于伽遼金有限元方法設(shè)計(jì)開發(fā)了可用于模擬軸對稱永磁聚焦系統(tǒng)的分析模擬器。本

2、文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析了周期永磁聚焦系統(tǒng)的基本原理，包括電子注的脈動(dòng)、過渡區(qū)的設(shè)計(jì)、熱速度的影響、端部效應(yīng)和溫度對周期永磁聚焦系統(tǒng)的影響，以及設(shè)計(jì)周期永磁聚焦系統(tǒng)的基本步驟和參數(shù)選擇以及一些注意事項(xiàng)。
　　然后，通過建立磁場的元電流模型，著重研究基于加權(quán)殘數(shù)原理的二維伽遼金線性和二次有限元求解該模型的基本理論。該理論可以很好的用于軸對稱周期永磁聚焦系統(tǒng)的模擬分析，并和里茲有限元計(jì)算該模型進(jìn)行對比，從理論上證明

3、了兩種有限元方法求解該問題的一致性。
　　最后，基于聚焦系統(tǒng)和伽遼金有限元的基本理論，開發(fā)設(shè)計(jì)了用于二維軸對稱永磁聚焦系統(tǒng)磁場分析模擬器(GFMS)。并模擬計(jì)算了三個(gè)實(shí)例模型(單磁鋼模型、單周期模型以及三周期模型)，與磁場模擬軟件Maxwell計(jì)算所得的軸上和整體磁感應(yīng)強(qiáng)度以及其他一些場量進(jìn)行對比分析，分析表明兩種軟件模擬結(jié)果誤差較小，證明了GFMS模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過對比分析發(fā)現(xiàn)GFMS計(jì)算時(shí)間相對于Maxwell較長，模擬復(fù)