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复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展
1
作者
陈再高
唐泽华
《电波科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期808-817,共10页
全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内...
全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内电磁场随时间的变化,但FDTD方法采用正六面体单元的结构网格,会带来阶梯误差;电磁场时域有限元(finite-element time-domain,FETD)方法采用非结构网格能准确描述复杂模型,可用于复杂结构的电磁场数值模拟,但需求解大型逆矩阵,无法适用于电大尺寸结构的数值模拟。为准确模拟复杂真空电子器件内电磁场与电子束之间的非线性相互作用,国内外学者在复杂结构共形全电磁粒子模拟技术方面取得了突破性研究进展,实现了基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术,开展了基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术研究,并研制了数值模拟软件。为促进国内复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究及应用,本文首先对基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术研究中的关键技术进行了详细介绍,包括共形结构网格生成技术、电磁场共形FDTD技术、共形电子束发射技术;然后对基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术中的关键技术进行了详细介绍,包括所采用的基函数、电磁场方程的求解、计算过程中满足的电荷守恒和高斯守恒定律;同时给出了两种模拟技术对典型真空电子器件的模拟结果。
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关键词
等离子体
模拟
共形时域有限差分(FDTD)
时域有限元
方法
全电磁粒子模拟方法
真空电子器件
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职称材料
神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟
2
作者
孙会芳
易涛
+4 位作者
董志伟
周海京
张玲玉
余波
刘品阳
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期173-179,共7页
应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-...
应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-3)T,以角向磁场为主,电磁场最大值都集中在发射面附近,以脉冲直流场为主,交流辐射场幅度较小,约在kV/m量级。考察了注量对SGEMP效应的影响,注量越高,电场沿轴向变化越快,交流辐射场占比越大。
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关键词
系统
电磁
脉冲
蒙特卡罗
方法
全电磁粒子模拟方法
X射线
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职称材料
系统电磁脉冲一维边界层的数值模拟
被引量：
1
3
作者
孙会芳
董志伟
张芳
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第1期39-44,共6页
应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得...
应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后电子所能到达的最大距离约在5.8~7.5cm之间振荡;发射表面z=0处的电荷密度在(6.0~9.0)×10^(-6)C/m^3之间振荡;表面电场值在50~55kV/m之间振荡;边界层达到准稳态的时间约为14.0ns。将稳态模拟结果和理论估算结果进行对比,模拟结果较理论结果更加准确、形象地反映出SGEMP一维边界层的形成过程及稳态结构。
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关键词
光电子
系统
电磁
脉冲
一维边界层
全电磁粒子模拟方法
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职称材料
题名
复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展
1
作者
陈再高
唐泽华
机构
西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室
出处
《电波科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期808-817,共10页
基金
国家重点研发计划(2020YFA0709800)。
文摘
全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内电磁场随时间的变化,但FDTD方法采用正六面体单元的结构网格,会带来阶梯误差;电磁场时域有限元(finite-element time-domain,FETD)方法采用非结构网格能准确描述复杂模型,可用于复杂结构的电磁场数值模拟,但需求解大型逆矩阵,无法适用于电大尺寸结构的数值模拟。为准确模拟复杂真空电子器件内电磁场与电子束之间的非线性相互作用,国内外学者在复杂结构共形全电磁粒子模拟技术方面取得了突破性研究进展,实现了基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术,开展了基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术研究,并研制了数值模拟软件。为促进国内复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究及应用,本文首先对基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术研究中的关键技术进行了详细介绍,包括共形结构网格生成技术、电磁场共形FDTD技术、共形电子束发射技术;然后对基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术中的关键技术进行了详细介绍,包括所采用的基函数、电磁场方程的求解、计算过程中满足的电荷守恒和高斯守恒定律;同时给出了两种模拟技术对典型真空电子器件的模拟结果。
关键词
等离子体
模拟
共形时域有限差分(FDTD)
时域有限元
方法
全电磁粒子模拟方法
真空电子器件
Keywords
plasma simulation
conformal FDTD
FETD
particle-in-cell
vacuum electronic device
分类号
TN125 [电子电信—物理电子学]
O441 [理学—电磁学]
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职称材料
题名
神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟
2
作者
孙会芳
易涛
董志伟
周海京
张玲玉
余波
刘品阳
机构
北京应用物理与计算数学研究所
中国工程物理研究院激光聚变研究中心
出处
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期173-179,共7页
文摘
应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-3)T,以角向磁场为主,电磁场最大值都集中在发射面附近,以脉冲直流场为主,交流辐射场幅度较小,约在kV/m量级。考察了注量对SGEMP效应的影响,注量越高,电场沿轴向变化越快,交流辐射场占比越大。
关键词
系统
电磁
脉冲
蒙特卡罗
方法
全电磁粒子模拟方法
X射线
Keywords
system generated electromagnetic pulse
MC code
PIC code
X-ray
分类号
TN753.4 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
系统电磁脉冲一维边界层的数值模拟
被引量：
1
3
作者
孙会芳
董志伟
张芳
机构
北京应用物理与计算数学研究所
出处
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第1期39-44,共6页
基金
中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2014B0403067)
文摘
应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后电子所能到达的最大距离约在5.8~7.5cm之间振荡;发射表面z=0处的电荷密度在(6.0~9.0)×10^(-6)C/m^3之间振荡;表面电场值在50~55kV/m之间振荡;边界层达到准稳态的时间约为14.0ns。将稳态模拟结果和理论估算结果进行对比,模拟结果较理论结果更加准确、形象地反映出SGEMP一维边界层的形成过程及稳态结构。
关键词
光电子
系统
电磁
脉冲
一维边界层
全电磁粒子模拟方法
Keywords
photoelectron
system generated electromagnetic pulse
one-dimensional boundary layer
PIC code
分类号
TN753.4 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展
陈再高
唐泽华
《电波科学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟
孙会芳
易涛
董志伟
周海京
张玲玉
余波
刘品阳
《强激光与粒子束》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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下载PDF
职称材料
3
系统电磁脉冲一维边界层的数值模拟
孙会芳
董志伟
张芳
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
1
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职称材料
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