Оптимизация резонаторов линейных ускорителей с учетом высших видов колебаний

• Автор: Третьяков, Андрей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 c. : ил

ГЛАВА I. Развитие итерационной методики расчета параметров резонаторов с целью разработки оптимизирующего
комплекса
V 1.1. Постановка задачи
$ 1.2. Методика последовательного приближения к границе
резонатора на.основе.итерационного метода
§ 1.3. Расчет электродинамических характеристик азимутально-однородных видов колебаний в осесимметричных
резонаторах сложной формы
ГЛАВА 2. Оптимизация электродинамических характеристик ускоряющих структур и синтез полигармонических резонаторов 46 V 2.1. Программный комплекс по оптимизации резонаторов
с учетом высших видов колебаний
§ 2.2. Численная оптимизация ускоряющих резонаторов
линейного ускорителя электронов со стоячей волной 53 § 2.3. Оптимизация ЭДХ круглого диафрагмированного волновода
§ 2.4. Синтез полигармонических резонаторов
ГЛАВА 3. Расчет и минимизация амплитуд полей паразитных видов колебаний, возбуждаемых пучком
§ 3.1. Методика расчета амплитуд полей паразитных
видов колебаний
о' 3.2. Численный анализ генерации электромагнитных полей
в рабочих объемах ускорителей
§ 3.3. Программный комплекс для численной минимизации
возбуждения паразитных видов колебаний
§ 3.4. Тестирование программного комплекса КРОР
Заключение
Литература
-4~
Основными требованиями к ускорителям заряженных частиц (УЗЧ) прикладного назначения являются / I /: высокий КПД установки, большой темп ускорения, надежность, малые размеры и масса излучателя и т.п. Их выполнение невозможно без детальной проработки и оптимизации всех систем ускорителя. С другой стороны, быстрое развитие вычислительной техники и ЭВМ в последнее десятилетие создало условия для успешного решения чрезвычайно сложных вычислительных задач в различных областях техники. Сама возможность постановки многих задач определяется успехами достигнутыми в области создания быстродействующих ЭВМ, а также совершенствованием методов численного анализа.
Особое значение численные методы приобретают при исследовании электродинамических процессов в УЗЧ и электровакуумных приборах (ЭВП) СВЧ вследствие сложности процессов взаимодействия, протекающих в них. Современный этап развития теории электродинамических систем СВЧ характеризуется широким использованием строгих математических методов исследования, привлечением к исследованию процессов взаимодействия в системах методов оптимального управления / 2,3/. Прежде всего это связано с возможностью использования полных и обоснованных математических моделей процессов взаимодействия в электродинамических системах СВЧ для машинной оптимизации параметров систем и создания на этой основе библиотеки стандартных программ оптимизации, обеспечивающих разработку оптимальных по заданному критерию качества СВЧ- систем. При этом необходимо отметить, что задача разработки оптимальной по заданному критерию качества электродинамической системы в большинстве случаев принципиально не может быть решена экспериментальным путем

5. Подпрограмма смшг производит расчет ЭДХ резонатора и определяет значение критерия качества для данной геометрии резонатора
6. Подпрограмма П№2 реализует поиск локального экстремума методом конфигураций.
7. Подпрограмма ОРТ тм определяет параметры новой сетки на каждом этапе изменения границы резонатора.
8. Подпрограмма да? осуществляет стабилизацию значения резонансной частоты заданного вида колебаний путем определенной процедуры изменения числа строк нанесенной сетки.
9. Подпрограмма тш- сервисная подпрограмма, предназначенная для оперативного вывода на печать АЦПУ профиля резонатора на данном этапе оптимизации.
Объем памяти, необходимый для работы программного комплекса 0РТІМ составляет (4 N +60000)байт, где N - число узлов сетки.
Время расчета на ЭВМ ЕС-1060 параметров одного варианта профиля резонатора при сетке порядка 4 тыс. узлов составляет (Ю-гЗО)с в зависимости от рассчитываемого вида колебаний.
В связи с тем, что численная оптимизация ЭДХ резонаторов в некоторых случаях может потребовать значительное количество машинного времени, в программном комплексе 0РТІМ предусмотрена возможность разбиения процесса поиска экстремума на отдельные этапы.
Для проверки возможностей комплекса был проведен ряд тестовых расчетов. Сначала проводилась оптимизация цилиндрического резонатора с пролетным каналом на виде колебаний Еозд по величине эффективного шунтового сопротивления без ограничения по другим ЭДХ, в том числе без сохранения постоянным значения резонансной частоты. Число опорных строк (независимых переменных-) »расположение которых показано на рис.2.2 тонкими линиями, было выбрано равным 10. Данное число опорных строк позволяет отобразить практически любую