行波管多物理场仿真技术研究
发布时间：2021-11-09 22:45
功率增益高、频谱宽的真空器件行波管,被广泛应用在雷达信号监测、军事电子对抗、卫星通信导航等领域。工作中的行波管温度场变化幅度较大,导致应力、电性能变化较大。对行波管进行电磁设计时,如果未考虑应力形变将与实际情况相差甚远。因此,对行波管进行多物理场分析可作为制管前判断性能的重要手段。此外,行波管的加工装配细节也可导致与原设计性能差异较大,对关键部件的加工装配过程进行仿真可以预判工作性能并指导工艺细节。本文基于多物理场仿真软件平台ANSYS Workbench和微波管仿真软件套装MTSS研究了行波管关键部件和加工工艺的多物理场仿真。主要工作和创新点如下:1.基于对电子枪结构及材料的研究,完成了电子枪的多物理场仿真分析,获得了枪中组件的温度场、应力场,并分析了应力形变对电子枪工作性能的影响。对电子枪进行多物理场仿真可评估材料的热稳定性和工作性能变化,实现电子枪的性能预测,并指导优化设计。2.基于螺旋线高频结构中的热源分析,完成了高频结构的多物理场分析。通过将分布不均匀的热损耗分段添加在螺旋线内表面,实现热源的精确模拟。通过仿真螺旋线高频结构的温度场和应力场,并分析结构形变对高频系统电性能的影...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTSS中电子枪原模型电参数
电子科技大学硕士学位论文20图3-4MTSS中零形变电子枪修复后电参数表3-1原模型和零形变模型修复前后主要电参数对比电参数原模型修复后模型电参数变化率阴极发射电流117.8182mA118.3081mA+0.416%注腰位置20.2324mm19.9720mm-1.287%注腰半径0.5977mm0.5924mm-0.887%原模型和零形变模型修复后的电参数特性对比如表3-1所示。从表中可以看出，模型修复对电参数的影响较小，变化率均在1.5%以内，其中阴极发射电流增大0.416%，注腰位置减小1.287%，注腰半径减小0.887%。后续将基于模型修复变化率分析形变后电性能变化，在计算得到的各电参数变化率中将减去增大的变化率，加上减小的变化率。3.1.2电子枪热力分析设置3.1.2.1电子枪模型和材料参数本章选取某款无栅电子枪作为模型进行研究，包含阴极组件、阳极、控制极、支持片和支持环、枪端盖等，完整的电子枪模型及各部件名称详见图3-5。
第三章电子枪多物理场仿真分析21图3-5电子枪模型示意图表3-2电子枪材料热物性参数表部件材料名称密度（kg/m3）热膨胀系数(K-1)杨氏模量(Pa)泊松比热导率(W/mK)阴极钨193504.6E-73.5E110.28150阳极、控制极无氧铜89401.66E-51.2E90.33385阴极座钼102005.2E-63.2E110.324120枪套瓷环氧化铝陶瓷38007.5E-64.13E110.3316氧化铝粉氧化铝粉39008.4E-93.5E110.227支持片低膨胀合金81002.5E-61.47E110.2513.9枪盖组件可伐合金81607.5E-61.8E110.318.6热屏筒钼铼合金210206E-73.65E110.28536.8热丝钨铼丝196504.48E-94.03E110.3120电子枪的材料热物性参数见表3-2，钨和钼随温度变化的热物性参数如表3-3所示。在本课题的电子枪多物理场分析中，考虑了部分材料热物性随温度变化，在ANSYSWorkbench的EngineeringData中设置随温度变化的材料参数设置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率毫米波螺旋线行波管慢波系统热分析[J]. 陆麒如,张琳. 真空电子技术. 2019(03)
[2]小卫星瞬态外热流下动态传热特性分析[J]. 闾浩,张镜洋,陶晶亮,陈丽,张若骥. 上海航天. 2019(03)
[3]倾斜结构热电元件的多物理场耦合研究[J]. 许鹏飞,唐豪. 南京航空航天大学学报. 2018(04)
[4]小型化连续波栅控电子枪设计[J]. 陈曦,魏义学. 真空电子技术. 2017(04)
[5]高功率微波管收集极的散热分析[J]. 彭国良,梁玉钦. 强激光与粒子束. 2016(05)
[6]行波管电子枪稳态热分析仿真模型参数设置方法[J]. 张依雨,魏义学,孟晓君. 真空电子技术. 2015(02)
[7]夹持杆材料对螺旋线慢波组件散热性能的影响[J]. 刘燕文,朱虹,陆玉新,方荣. 真空电子技术. 2013(04)
[8]收集极散热性能研究发展现状[J]. 杨华威,袁广江,肖刘,刘濮鲲. 真空电子技术. 2013(03)
[9]使用ANSYS接触单元模拟研究行波管收集极的接触热阻[J]. 杨华威,袁广江,肖刘,刘濮鲲. 真空科学与技术学报. 2013(06)
[10]行波管栅控电子枪热形变研究[J]. 阮久福,杨军,邓光晟,吕国强. 强激光与粒子束. 2013(02)
硕士论文
[1]螺旋线行波管的热力电协同仿真研究[D]. 赵健翔.电子科技大学 2018
[2]大功率真空电子器件内部温度推算及测量技术[D]. 娄继琳.东南大学 2017
[3]毫米波螺旋线行波管慢波系统热分析技术[D]. 王国东.东南大学 2016
[4]行波管电子枪及收集极的热分析研究[D]. 戴文骏.电子科技大学 2016
[5]螺旋线行波管慢波结构的热分析研究[D]. 赵卉.电子科技大学 2016
[6]空间行波管辐射式收集极散热研究[D]. 尚艳华.电子科技大学 2016
[7]基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化[D]. 吕亮霞.北京理工大学 2016
[8]空间行波管收集极辐射散热器的优化设计及模块开发[D]. 王彬蓉.西南交通大学 2011
[9]小型化行波管散热研究[D]. 王传兵.电子科技大学 2006
本文编号：3486040
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTSS中电子枪原模型电参数
电子科技大学硕士学位论文20图3-4MTSS中零形变电子枪修复后电参数表3-1原模型和零形变模型修复前后主要电参数对比电参数原模型修复后模型电参数变化率阴极发射电流117.8182mA118.3081mA+0.416%注腰位置20.2324mm19.9720mm-1.287%注腰半径0.5977mm0.5924mm-0.887%原模型和零形变模型修复后的电参数特性对比如表3-1所示。从表中可以看出，模型修复对电参数的影响较小，变化率均在1.5%以内，其中阴极发射电流增大0.416%，注腰位置减小1.287%，注腰半径减小0.887%。后续将基于模型修复变化率分析形变后电性能变化，在计算得到的各电参数变化率中将减去增大的变化率，加上减小的变化率。3.1.2电子枪热力分析设置3.1.2.1电子枪模型和材料参数本章选取某款无栅电子枪作为模型进行研究，包含阴极组件、阳极、控制极、支持片和支持环、枪端盖等，完整的电子枪模型及各部件名称详见图3-5。
第三章电子枪多物理场仿真分析21图3-5电子枪模型示意图表3-2电子枪材料热物性参数表部件材料名称密度（kg/m3）热膨胀系数(K-1)杨氏模量(Pa)泊松比热导率(W/mK)阴极钨193504.6E-73.5E110.28150阳极、控制极无氧铜89401.66E-51.2E90.33385阴极座钼102005.2E-63.2E110.324120枪套瓷环氧化铝陶瓷38007.5E-64.13E110.3316氧化铝粉氧化铝粉39008.4E-93.5E110.227支持片低膨胀合金81002.5E-61.47E110.2513.9枪盖组件可伐合金81607.5E-61.8E110.318.6热屏筒钼铼合金210206E-73.65E110.28536.8热丝钨铼丝196504.48E-94.03E110.3120电子枪的材料热物性参数见表3-2，钨和钼随温度变化的热物性参数如表3-3所示。在本课题的电子枪多物理场分析中，考虑了部分材料热物性随温度变化，在ANSYSWorkbench的EngineeringData中设置随温度变化的材料参数设置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率毫米波螺旋线行波管慢波系统热分析[J]. 陆麒如,张琳. 真空电子技术. 2019(03)
[2]小卫星瞬态外热流下动态传热特性分析[J]. 闾浩,张镜洋,陶晶亮,陈丽,张若骥. 上海航天. 2019(03)
[3]倾斜结构热电元件的多物理场耦合研究[J]. 许鹏飞,唐豪. 南京航空航天大学学报. 2018(04)
[4]小型化连续波栅控电子枪设计[J]. 陈曦,魏义学. 真空电子技术. 2017(04)
[5]高功率微波管收集极的散热分析[J]. 彭国良,梁玉钦. 强激光与粒子束. 2016(05)
[6]行波管电子枪稳态热分析仿真模型参数设置方法[J]. 张依雨,魏义学,孟晓君. 真空电子技术. 2015(02)
[7]夹持杆材料对螺旋线慢波组件散热性能的影响[J]. 刘燕文,朱虹,陆玉新,方荣. 真空电子技术. 2013(04)
[8]收集极散热性能研究发展现状[J]. 杨华威,袁广江,肖刘,刘濮鲲. 真空电子技术. 2013(03)
[9]使用ANSYS接触单元模拟研究行波管收集极的接触热阻[J]. 杨华威,袁广江,肖刘,刘濮鲲. 真空科学与技术学报. 2013(06)
[10]行波管栅控电子枪热形变研究[J]. 阮久福,杨军,邓光晟,吕国强. 强激光与粒子束. 2013(02)
硕士论文
[1]螺旋线行波管的热力电协同仿真研究[D]. 赵健翔.电子科技大学 2018
[2]大功率真空电子器件内部温度推算及测量技术[D]. 娄继琳.东南大学 2017
[3]毫米波螺旋线行波管慢波系统热分析技术[D]. 王国东.东南大学 2016
[4]行波管电子枪及收集极的热分析研究[D]. 戴文骏.电子科技大学 2016
[5]螺旋线行波管慢波结构的热分析研究[D]. 赵卉.电子科技大学 2016
[6]空间行波管辐射式收集极散热研究[D]. 尚艳华.电子科技大学 2016
[7]基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化[D]. 吕亮霞.北京理工大学 2016
[8]空间行波管收集极辐射散热器的优化设计及模块开发[D]. 王彬蓉.西南交通大学 2011
[9]小型化行波管散热研究[D]. 王传兵.电子科技大学 2006
本文编号：3486040
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