Математическое и программное обеспечение анализа трехмерных явлений в магнетронах

• Автор: Поваров, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Г ТРЕХМЕРНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
МАГНЕТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
1.1. Обзор существующих подходов к анализу трехмерных явлений
1.1.1. Аналитический расчет
1.1.2. Моделирование
1.2. Постановка задачи и исходные положения
1.3. Основные расчетные соотношения модели
1.3..1. Решение трехмерных уравнений движения
1.3.2. Расчет электрических и магнитных полей
Определение потенциала пространственного заряда
Расчет неоднородных электростатических полей
Расчет неоднородных ВЧ полей
Расчет неоднородных магнитных полей
1.3.3. Расчет наведенных токов
1.3.4. Решение уравнений возбуждения
1.3.5. Моделирование эмиссионных процессов
Моделирование вторичной эмиссии
Моделирование распределенной термоэмиссии
Моделирование инжектированной эмиссии
1.3:6. Вычисления выходных характеристик
1.4. Задание начального состояния
1.5. Методика моделирования
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА
МАГНЕТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
2.1. Общая характеристика программного обеспечения
2.2. Описание базы данных
2.3. Расчет характеристик магнетрона
2.3.1. Запуск программы
2.3.2. Выбор прибора и задание режима моделирования
2.3.3. Переход к режиму моделирования
2.4: Описание расчетного модуля
2.4.1. Входные данные
2.4.2. Вычисление постоянных величин
2.4.3. Задание начального состояния
Начальная конфигурация электронного облака
Начальные параметры электромагнитной волны
2.4.4. Расчет статических полей
Статическое электрическое поле
Магнитное поле
2.4.5. Моделирование термоэмиссии
2.4.6. Определение полей в точке нахождения частицы
2.4.7. Решение уравнений движения, анализ положения частицы и
моделирование вторичной эмиссии
2.4.8. Решение уравнений возбуждения и расчет выходных характеристик
2.4.9. Сохранение текущего состояния
2.5. Апробация программного обеспечения
2.5.1. Сравнение с экспериментом и результатами двумерного моделирования
2.5.2. Анализ сходимости и устойчивости модели
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МАГНЕТРОНОВ С
РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ЭМИССИЕЙ
3.1. Оптимизация геометрических размеров пространства
взаимодействия
3.2: Определение оптимальной конфигурации магнитного поля

3.3: Анализ влияния высоты анода и высоты эмиттера на
характеристики магнетрона
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МАГНЕТРОНОВ С
ИНЖЕКЦИЕЙ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
4.1.Моделирование запуска магнетрона с помощью электронной
пушки
4.2. Анализ ограничений модели
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

в пространстве взаимодействия; определение потенциала в узловых точках с помощью обратного преобразования Фурье.
При расчете потенциала разностными методами независимо от способа решения неизбежны погрешности расчета. Поэтому после нахождения потенциала неоднородного поля целесообразно перейти от потенциала к

поправке, вызванной неоднородностью поля, Ф' = Ф - П а сам потенциал представить в виде
Ф = и -2- + Ф'. (1.14)

Тогда при вычислении напряженности электростатического поля с погрешностью будет рассчитываться только производные от поправки к потенциалу, а не самого потенциала. Напряженность, соответствующая

потенциалу однородного поля Ф = ТГа —, определяется аналитически Е„=Е,=0,Е,=й..
Расчет неоднородных ВЧ полей
Для расчета ВЧ поля необходимо решить волновое уравнение, которое в нормализованных координатах имеет вид
д2Ф д2Ф 2уд2ф 1 Э2Ф . п
г + г + е 5 7 7- = °; (1.15)
дх ду дг ей
где с - скорость света.
Используя приближение бегущей волны и учитывая, что ВЧ волна распространяется в азимутальном направлении, ВЧ потенциал можно представить в виде
Ф(х,у,гД) = -иЧ/(у,г) • соз(ух - ю1), (116)
где И - амплитуда ВЧ волны, ЧДу^) - функция, определяющая аксиально-радиальную неоднородность ВЧ поля.