連續(xù)波回旋管的熱特性研究.pdf

1、回旋管因能在毫米波及亞毫米波波段內(nèi)有效且穩(wěn)定地工作，并可以產(chǎn)生高功率、寬帶寬和高效率的毫米波源，使其在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、受控?zé)岷司圩?、微波武器和醫(yī)療設(shè)備等方面有著重要的應(yīng)用前景。但隨著回旋管所產(chǎn)生的連續(xù)波功率和脈沖峰值功率的增加，對(duì)回旋管散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的困難程度也會(huì)變得更加困難。這是因?yàn)榛匦茏陨淼牟牧暇哂薪橘|(zhì)損耗，在正常工作時(shí)會(huì)損耗一部分功率，產(chǎn)生一定的熱量。如果沒有及時(shí)地對(duì)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行有效的處理，就有可能會(huì)導(dǎo)致回旋管中某些脆弱的

2、部件發(fā)生破裂現(xiàn)象。因此，研究回旋管各個(gè)部件的散熱機(jī)理，對(duì)提高回旋管的工作性能、壽命已變得十分重要。
　　本論文利用ANSYS軟件對(duì)回旋管輸出窗和收集極的散熱問題及熱形變進(jìn)行詳細(xì)的研究，分析了輸出窗和收集極在不同情況下的散熱效果，以及熱應(yīng)力對(duì)它們的工作性能及結(jié)構(gòu)的影響。本論文的主要工作有：
　　1.簡(jiǎn)述傳熱學(xué)的基本理論與ANSYS軟件
　　對(duì)傳熱學(xué)的相關(guān)理論作了簡(jiǎn)要的說明，并分析了不同情況下對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式；簡(jiǎn)要介紹

3、了ANSYS的兩個(gè)基本功能：熱分析和熱應(yīng)力分析。
　　2.對(duì)回旋管輸出窗的熱特性分析
　　輸出窗是連續(xù)波回旋管的關(guān)鍵部件之一，起著將大氣與回旋管內(nèi)部的真空隔開、傳輸能量的作用，它的好壞直接影響到回旋管的性能和壽命。本文對(duì)回旋管輸出窗的熱特性進(jìn)行研究，首先分析了輸出窗的設(shè)計(jì)要求，對(duì)比不同材料的性能，選擇氧化鈹陶瓷作為窗片材料；然后在理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)計(jì)算了窗片的功率損耗和對(duì)流換熱系數(shù)的大??；最后利用ANSYS軟件進(jìn)行熱特性分析，

4、分析結(jié)果表明氧化鈹陶瓷適合作為連續(xù)波回旋管的輸出窗片。
　　3.對(duì)回旋管收集極的熱特性分析
　　在回旋管正常工作時(shí)，收集極因受到電子的直接轟擊而產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致收集極上的溫度可達(dá)到幾百攝氏度，從而影響了回旋管的密封性能和管內(nèi)的真空度。本文利用ANSYS軟件對(duì)收集極進(jìn)行了熱特性分析，針對(duì)性地優(yōu)化了收集極散熱結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。分析結(jié)果表明，收集極的散熱槽數(shù)、槽寬、槽深和壁厚都對(duì)溫度分布有著不同程度的影響。經(jīng)過綜合比較，設(shè)計(jì)了一