行波管陰極組件熱分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、行波管(TWT)寬頻帶、高增益、長壽命和高可靠性的特點,使其成為通訊系統(tǒng)、雷達(dá)、電子對抗、地面站、微波加熱等系統(tǒng)的核心器件,在現(xiàn)代化高科技戰(zhàn)爭中擔(dān)負(fù)著極其重要的作用。在TWT的各種特性中,熱特性是一項非常重要的指標(biāo),是決定TWT平均輸出功率的主要因素,同時還直接影響著TWT工作的穩(wěn)定性和可靠性。隨著TWT研制技術(shù)的發(fā)展,其熱可靠性問題已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。 在影響TWT可靠性和熱特性的各類因素中,電子槍陰極組件最易引起整管失

2、效,成為制約其可靠性保證的主要來源。陰極內(nèi)部的熱量分布、熱損耗等問題已受到制管廠家的極大重視。本文依據(jù)國內(nèi)制管單位的需求,重點進(jìn)行TWT陰極組件熱狀態(tài)分析以及優(yōu)化設(shè)計的研究,分析電子槍內(nèi)部熱量傳遞過程,為實現(xiàn)國產(chǎn)TWT整管可靠性設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 論文基于ANSYS有限元法(FEM)軟件進(jìn)行了電子槍陰極組件瞬態(tài)熱模擬分析,并將數(shù)值模擬、試驗和理論分析結(jié)果進(jìn)行比較。從接觸熱阻的角度分析了數(shù)值模擬和試驗結(jié)果的差異,證明有限元熱模擬方法可

3、信且符合實際.在此基礎(chǔ)上,確定了熱優(yōu)化設(shè)計的控制要點,提出了三種優(yōu)化方法,開展了模擬計算。選取制管單位最容易改進(jìn)的一種優(yōu)化方法進(jìn)行了制樣和實驗。結(jié)果證明經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后的電子槍陰極,能夠有效地縮短陰極啟動時間。同時,在WINDOWS平臺上開發(fā)出基于ANSYS的TWT電子槍熱分析應(yīng)用程序,便于TWT設(shè)計人員進(jìn)行電子槍陰極的分析和設(shè)計. 本論文系統(tǒng)建立了電子槍陰極組件熱模擬FEM分析模型和熱優(yōu)化設(shè)計平臺,獲得典型電子槍熱陰極的溫度分布