利用平衡盘径向间隙流动为层流的假设,通过对柱坐标系下的N-S方程和连续方程的求解,推导出平衡盘静止状态下径向间隙内速度与半径关系的分布规律,以此为基础导出径向间隙流量和平均速度。同时建立一对应的空间几何模型,利用数值模拟软件Fluent模拟径向间隙内流动流场,验证了所推导出理论结果的可靠性和正确性。
利用3维高频软件对大间隙速调管输出腔及其同轴提取波导金属支撑杆进行了高频分析,建立了带双排金属支撑杆的大间隙输出腔3维结构模型,采用3维PIC程序对该输出腔的提取效果进行了粒子模拟。研究结果表明:作为输出腔同轴提取波导支撑的第二排支撑杆,和兼作输出腔腔壁的第一排支撑杆,都会影响输出腔的高频谐振特性,因此必须结合大间隙输出腔进行一体化设计;此时同轴提取波导支撑杆设计的基本原则不以追求最高的TEM模式传输效率为目的,而是通过控制双排支撑杆的散射特性,得到合适的外部品质因数和间隙电场强度。在注入电功率约2.9GW,束流调制深度90%时,设计的带双排支撑杆的3.6GHz大间隙输出腔结构,可提取约1.06GW的平均功率,效率约36.5%。
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