Дискретно-аналитическая модель группирования электронного пучка

• Автор: Грушина, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание.
Введение.

1. Область исследований.

2. Постановка задачи, основные научные результаты и положения.

3. Краткое содержание глав диссертации.

Глава 1. Исходные уравнения пучка в узкой трубе.

1.1. Вывод основного уравнения.

1.2. Окончательный вид системы исходных уравнений.

1.3. Исследование одномерной функции Грина.

Глава 2. Конвекционные волны в узкой трубе.

2.1. Линеаризованное волновое уравнение в переменных .

Исследование параметра пространственного заряда.
2.2. Решение линеаризованного волнового уравнения в переменных
2(М0) •
1) Гармоническое возмущение.
2) Возмущение в виде дельта-функции.
3) Локальное не мгновенное возмущение.
2.3. Линеаризованное волновое уравнение в переменных t(JZ, ?0) .
1) Вывод линеаризованного уравнения в переменных ^ .
2) Решение линеаризованного уравнения в переменных .
3) Гармоническое возмущение.
4) Полигармоническое возмущение.
5) Переход от зависимости /^2, к зависимости .
Глава 3. Приближение «замороженного пучка» (ПЗП) и режим большой модуляции плотности.
3.1. Вывод исходного уравнения в приближении замороженного пучка (ПЗП).
3.2. Интегрирование основного уравнения.
3.3. Исследование свойств потенциальной функции.
3.4. Основное ПЗП-решение.
1) Вывод зависимостей 2^/,в ПЗП-приближени.
2) Запись функции прибытия с помощью итерационного метода Ньютона.
3) Аналитические выражения для функции прибытия.
3.5. Исследование и тестирование основного ПЗП-решения.
1) Трансформация моноскоростного сгустка.
2) Выбор параметров ПЗП-модели.
3) Комбинированное решение.
4) КПД и коэффициент усиления двухрезонаторного клистрона с бесконечно тонкими зазорами.
3.6. Компьютерная реализация ПЗП-модели.
1) Модельные расчеты в среде К1ур\,т.
2) Сравнение с известными экспериментальными данными.

Глава 4. Зависимость максимального КПД от коэффициента усиления в двух- и в трехрезонаторных клистронах.
4.1. Исследование зависимости максимального КПД от коэффициента усиления в двухрезонаторных клистронах.
1) Модели двухрезонаторных клистронов.
2) Методика решения задачи.
3) Результаты моделирования двухрезонаторных клистронов.
4) Выводы по разделу 4.1.
4.2. Моделирование зависимости максимального КПД от коэффициента усиления в трехрезонаторном клистроне дециметрового диапазона.
1) Модель трехрезонаторного клистрона.
2) Результаты оптимизации.
3) Выводы по разделу 4.2.
Глава 5. Моделирование условий достижения максимального КПД в многорезонаторных клистронах.
5.1. Моделирование условий достижения максимального КПД в клистронах дециметрового диапазона.
1) Постановка задачи.
2) Оптимизация четырехрезонаторного клистрона.
3) Оптимизация пятирезонаторного клистрона.
4) Оптимизация шестирезонаторного клистрона.
5) Оптимизация семирезонаторного клистрона.
6) Сравнение результатов.
7) Выводы по разделу 5.1.
5.2. Моделирование клистрона с мощностью пучка 8.5МУ и с КПД около 90%.
1) Постановка задачи. 13
2) Методика оптимизации.
3) Результаты оптимизации.
4) Выводы по разделу 5.2.
Заключение.
Список литературы.
Публикации по теме диссертации
Публикации в журналах из списка ВАК.
Публикации в других журналах и в материалах конференций.
Цитируемая литература
Введение.
1. Область исследований.
Области исследования, к которым относится диссертация, - разработка математических моделей мощных и сверхмощных клистронов [ 1 ]-[5], разработка компьютерных программ, моделирующих работу клистронов, а также исследование условий достижения максимально возможного КПД в клистронах клистронах и в других резонаторных приборов О-типа [6]-[10]..
В настоящее время мощные многорезонаторные клисторны используются, в основном, для радиолокации, для дальней и космической радиосвязи, для питания ускорителей заряженных частиц [1],[4],[5],[11].
Новые перспективные области применения таких приборов - современные промышленные технологии, в том числе, изготовление новых экологически чистых материалов (пеностекло, искусственный песчаник и т. д.), глубокая переработка нефти и др., а также СВЧ-энергетика — передача и трансформация больших уровней мощности, включая космическую передачу энергии [13],[14].
Широкое применение мощных клистронов в этих областях сдерживается сравнительно низким их КПД. И теоретически, и экспериментально было показано (см. [16],[17],[63]), что возможен режим работы клистрона с КПД, близким к 100%. Фактически же выпускающиеся узкополосные клистроны имеют КПД не более 60-70%, а широкополосные - не более 30-40%.
Повышение КПД клистронов до предельно возможных позволило бы получить большой экономический эффект как в перспективных, так и в традиционных областях их применения, например, клистроны,

Глава 2. Конвекционные волны в узкой трубе.
2.1. Линеаризованное волновое уравнение в переменных z(t,t0). Исследование параметра пространственного заряда.
Предположим, что пучок слабо модулирован по плотности и по скорости
Р=Ро + Ррег» Ррсг « Ро > Ро =
v = vo + V > • > V << v0 ’ v0 = const
Выведем в этих предположениях линеаризованное уравнение, описывающее движение пучка в трубе в лагранжевых координатах.
При этом будем рассматривать 2 вида исходных уравнений:
1. относительно функции г = z(i,t0),
2. относительно функции t = t(z,t0).
Рассмотрим сначала уравнение относительно функции z = z(t,t0).
При малой модуляции обгон невозможен, поэтому в качестве исходного можно было бы использовать уравнение (1.4.7). Однако, для большей общности, при выводе линеаризованного уравнения в сумме (1.1.19) не будем ограничиваться только 1-м слагаемым, а используем всю сумму. Повторим выкладки (1.4.1) - (1.4.7) для этого случая. В правой части уравнения (1.4.1) ограничимся только первым слагаемым. При этом результат интегрирования функции Грина представится в виде
■А К«)

А- (2.1.1)

Для дальнейшего использования обозначим результат интегрирования через О02, т.е.