国家自然科学基金(11305015)
- 作品数：10 被引量：48H指数：4
- 相关作者：董烨董志伟周海京杨温渊周前红更多>>
- 相关机构：北京应用物理与计算数学研究所西南交通大学中国工程物理研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国工程物理研究院科学技术发展基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学电子电信更多>>
- 沿面闪络流体模型电离参数粒子模拟确定方法被引量：3
- 2014年
- 介绍了粒子模拟确定高功率微波介质沿面闪络击穿流体模型相关电离参数的方法.对粒子模拟方法 (包括带电粒子动力学方程、次级电子发射以及蒙特卡罗碰撞模型)和流体整体模型方法 (包括连续性方程和能量守恒方程)做了简介.基于自编的1D3V粒子模拟-蒙特卡罗碰撞程序给出了在高(低)气压、不同气体种类以及不同微波场强和微波频率下流体模型电离参数的粒子模拟结果,包括电离频率、击穿时间、平均电子能量、电子能量分布函数类型.研究结果表明:平均电子能量与电子能量分布函数类型关系不大;中低气压下,电子能量接近Maxwell分布,电子能量分布函数类型对电离参数几乎没有影响;中高气压下,电子能量分布函数类型对电离参数有重要影响,其依赖系数X趋于高阶形式.不同气体的电子能量分布函数类型不同,需要利用粒子模拟对电子能量分布函数类型进行标定.同时,电子能量分布函数依赖系数与微波场强和频率也有关系,其随微波场强增加而增大,随微波频率增加而减小.在给定考察范围(微波场强在7 MV/m以下,微波频率在40 GHz以内),中低气压下,平均电子能量随微波场强增加而迅速增大,电离频率随微波场强增加先增大后降低,平均电子能量随微波频率增加而降低,电离频率随微波频率增加先增加后降低;高气压下,平均电子能量随微波场强增加而缓慢增大,电离频率随微波场强增加而增大,微波频率对平均电子能量和电离频率影响不大.
- 董烨董志伟周前红杨温渊周海京
- 关键词：流体模型
- 释气对介质沿面闪络击穿影响的粒子模拟被引量：11
- 2014年
- 为研究释气下的高功率微波介质沿面闪络击穿物理机制,首先建立了理论模型,包括:动力学方程、粒子模拟算法、次级电子发射、蒙特卡罗碰撞模型以及碰撞退吸附气体分子模型;其次,基于理论模型,编制了1D3V PIC-MCC程序,分别研究了弱退吸附、强退吸附以及释气分子运动速率对沿面闪络击穿的影响.研究结果表明:介质沿面闪络击穿本质是沉积功率的持续增加.弱退吸附下,次级电子倍增占优,随着退吸附系数的增加,碰撞电离效应对次级电子倍增有促进作用,主要表现为介质窗表面静电场、表面碰撞电子平均能量以及表面碰撞电子数目的增加,此处的表面碰撞电子主要是次级电子倍增形成的;释气分子运动速率高导致介质面附近气压下降,不利于次级电子与气体分子间碰撞电离过程形成.强退吸附下,气体碰撞电离效应占优,随着退吸附系数的增加,离子数增加速度表现为电离频率增加的指数增长形式,碰撞电离效应对次级电子倍增有抑制作用,主要表现为介质窗表面静电场为负、表面碰撞电子平均能量的降低,但是表面碰撞电子数目却得以增加,此处的表面碰撞电子主要是贴近介质面的气体碰撞电离形成的;释气分子运动速率高导致气体厚度增加,扩大了气体碰撞电离作用区域,有利于气体碰撞电离.
- 董烨董志伟周前红杨温渊周海京
- 关键词：高功率微波
- 雨滴对微波大气击穿过程的影响
- 将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,研究了雨滴对微波大气击穿过程的影响。由于雨滴介电常数的模远大于大气介电常数,故雨滴的存在可使局部场强增加到2倍(三维下为3倍),从而降低大气击穿所...
- 周前红刘阳董志伟
- 关键词：雨滴
- 文献传递
- 金属双边二次电子倍增瞬态演化及饱和特性
- 本文利用蒙特卡罗与粒子模拟方法对金属无氧铜材料双边二次电子倍增的瞬时演化特性和饱和物理机制进行了细致数值模拟研究。研究结果表明:二次电子数目、放电电流、放电功率、沉积功率随时间以指数形式快速增长后趋于饱和波动或振荡。随着...
- 董烨刘庆想庞健杨温渊周海京
- 关键词：蒙特卡罗方法
- 文献传递
- 高功率微波器件的初步优化设计被引量：3
- 2013年
- 将遗传算法与全电磁粒子模拟算法有机融合,研制出二维全电磁粒子模拟并行优化程序。据此对高功率微波源器件——磁绝缘线振荡器(MILO)和超辐射返波管(SRBWO)进行优化设计。将束波转换效率作为优化目标,在输入功率基本不变的情况下,优化后的磁绝缘线振荡器的效率比原模型提高38.8%;将超辐射相对论返波管的峰值输出功率作为优化目标,优化后的器件峰值输出功率比原来提高了37.5%,束波转化效率提高了50%;将超辐射相对论返波管的输出微波总能量作为优化目标,输出微波总能量比原来提高了38.1%。经优化后获取的器件模型几何参数合理,物理图像正确。
- 孙会芳姜幼明董烨李瀚宇董志伟周海京
- 关键词：遗传算法高功率微波器件优化设计
- 雨滴对微波大气击穿过程的影响
- 将描述电磁波的Maxwell方程组和简化的等离子体流体方程组耦合数值求解,研究了雨滴对微波大气击穿过程的影响。由于雨滴介电常数的模远大于大气介电常数,故雨滴的存在可使局部场强增加到2倍（三维下为3倍）,从而降低大气击穿所...
- 周前红刘阳董志伟
- 关键词：雨滴
- 文献传递
- 基于JASMIN的并行多层快速多极子方法研究
- 多层快速多极子方法(MLFMM)以其在计算复杂度和内存消耗上的优势被评为二十世纪科学与工程计算领域的十大算法之一,并已广泛应用于大规模电磁问题的计算。近年来,随着超电大规模工程问题模拟需求日益增长,多层快速多极子方法并行...
- 刘阳周海京鲍献丰安恒斌刘旭
- 关键词：多层快速多极子方法并行化
- 文献传递
- 磁绝缘线振荡器的自动优化设计被引量：7
- 2014年
- 为克服全电磁粒子模拟(PIC)程序不利于优化设计的弱点,提高高功率微波器件的优化设计水平,将遗传算法与全电磁粒子模拟算法有机融合,研制出二维全电磁粒子模拟并行优化程序。据此对高功率微波源器件——两个波段的磁绝缘线振荡器(MILO):C-MILO和L-MILO进行优化设计。在输入功率不变的条件下,原C-MILO效率为10.8%,经优化后效率为15.4%;原L-MILO效率为12.6%,经优化后效率为17.7%。由此得出,两类MILO模型经优化后在输入功率基本不变的情况下输出功率和效率都有很大程度的提高,且模型几何参数合理,物理图像正确。
- 孙会芳李瀚宇姜幼明董烨董志伟周海京
- 关键词：遗传算法高功率微波器件磁绝缘线振荡器优化设计
- 新型电荷守恒算法在大规模粒子模拟中的应用
- 2016年
- 介绍了一种粒子沿折线(zigzag-line)运动的守恒型PIC算法在自编三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D中的实现与应用情况。相对于经典PIC算法,该算法不需要修正电场,可以避免大型矩阵求逆问题,使得程序鲁棒性更高;相对其他守恒型算法,该算法不需判断语句,代码执行效率更高,更适合大规模并行计算环境。通过与经典PIC算法对比,给出采用zigzag-line守恒型PIC算法的NEPTUNE3D程序对磁绝缘线振荡器天线一体化模型与太赫兹折叠波导行波管2个实际算例的验证测试结果、应用效果,结果表明:zigzag-line守恒型PIC算法模拟结果正确可靠,相对经典PIC算法,大大缩短了计算时间,显著提升了器件模拟设计效率。
- 董烨董志伟周海京杨温渊
- 关键词：高功率微波
- 介质窗横向电磁场分布下的次级电子倍增效应被引量：6
- 2013年
- 本文利用自编P3D3V PIC程序,数值研究了BJ32矩波导传输TE10模式高功率微波在介质窗内、外表面引发的次级电子倍增过程,给出了次级电子3维空间位置分布特征、介质窗表面法向静电场分布规律以及电子数密度分布特性.模拟结果表明:对于介质窗内侧,微波强场区域率先进入次级电子倍增过程;而对于介质窗外侧,则是微波弱场区域优先进入次级电子倍增过程.形成机理可以解释为:微波坡印廷矢量方向与介质窗外表面法向相同而与内表面法向相反,内侧漂移运动导致强场区域电子易于被推回表面,有利于次级电子倍增优先形成;外侧漂移运动导致强场区域电子易于被推离表面,不利于次级电子倍增形成.准3维模型相对1维模型:介质窗内侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间长、饱和次级电子数目少、平均电子能量高、入射微波功率低、沉积功率低;介质窗外侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间短、饱和次级电子数目少、平均电子能量低、入射微波功率低、沉积功率低.沉积功率与入射微波功率比值与微波模式、强度及介质窗内外侧表面关系不大,准3维和1维模型计算结果均在1%—2%左右水平.
- 董烨董志伟杨温渊周前红周海京
- 关键词：高功率微波
