旭日型相對(duì)論磁控管的三維仿真研究.pdf

1、粒子模擬軟件CHIPIC是由我國自主研發(fā)的，相對(duì)于同類粒子模擬軟件，具有圖形建模和并行運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)。本文在驗(yàn)證CHIPIC軟件模擬旭日型相對(duì)論磁控管可行的基礎(chǔ)上，應(yīng)用粒子模擬軟件CHIPIC對(duì)旭日型相對(duì)論磁控管進(jìn)行了并行運(yùn)算及優(yōu)化的三維仿真研究。
　　首先，分別應(yīng)用國外先進(jìn)軟件和CHIPIC軟件對(duì)旭日型相對(duì)論磁控管進(jìn)行了建模，并在同樣的參數(shù)下模擬。對(duì)比模擬結(jié)果，從而驗(yàn)證CHIPIC軟件模擬旭日型相對(duì)論磁控管的可行性。分析了CHIPI

2、C軟件中三種算法時(shí)偏法、高品質(zhì)因素法、中心差分法對(duì)于旭日型相對(duì)論磁控管模擬計(jì)算的優(yōu)劣，最終本文采用了高品質(zhì)因素算法。
　　接著，在旭日型相對(duì)論磁控管中應(yīng)用粒子模擬軟件CHIPIC進(jìn)行了并行運(yùn)算，分析了運(yùn)算時(shí)間與并行計(jì)算機(jī)臺(tái)數(shù)的關(guān)系，從而減少運(yùn)算時(shí)間，加快運(yùn)算速度。當(dāng)?shù)鷷r(shí)間為50ns時(shí)，運(yùn)算時(shí)間從單臺(tái)計(jì)算機(jī)（雙核Intel core，CPU3.00GHz，內(nèi)存3.25GB）的26.5小時(shí)運(yùn)算時(shí)間，減小到6臺(tái)計(jì)算機(jī)并行運(yùn)算的10.6

3、小時(shí)。
　　最后，通過不斷地改變旭日型相對(duì)論磁控管的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)，探討他們對(duì)管子振蕩，輸出功率和效率的影響。模擬發(fā)現(xiàn)：(1)調(diào)節(jié)陰極支撐桿可以有效地提高工作模式模的起振速度；(2)一定范圍內(nèi)，隨著陰極半徑的減少，旭日型相對(duì)論磁控管的輸出功率、效率在增大；(3)一定范圍內(nèi)，隨著陰極長度的減少，工作電流在減少，輸出效率增大；(4)調(diào)整小腔深度，可以平衡大小腔的深度比，選擇適中的深度，從而平衡零模分量和模式隔離度的影響；(5)耦合