大功率回旋行波管收集极与高频结构热分析

发布时间：2023-10-31 19:11

　　回旋行波管是一种重要的毫米波器件,在军事领域等方面有着广泛应用。回旋行波管主要由电子枪、收集极、高频结构、输入输出系统等几大部分组成。它的工作原理是:电子枪发射电子,在电磁场作用下作螺旋运动进入高频结构,电子注与电磁场互作用使微波能量放大,剩余电子被收集极回收。随着回旋行波管工作频率不断提升,对整管的性能要求越来越高。在注波互作用阶段,为了抑制自激振荡等竞争模式,高频结构添加环状损耗介质。介质表面沉积热耗散功率,致使高频结构温度升高;电子进入收集极后,击打收集极内壁,电子动能转化为热能,使收集极温度升高。随着回旋行波管功率容量不断提升,无氧铜温度越来越高,流体相变体积分数增大,流体散热滞缓甚至停止,导致回旋行波管内壁受热不均被氧化、腐蚀和烧灼。为了提高回旋行波管性能,需要外部水冷降低回旋行波管温度。为解决以上问题,本文基于回旋行波管工作原理、热分析基础和流体力学理论,设计并比较了多种收集极和高频结构的水冷系统,通过ANSYS Fluent进行了热分析。本论文主要的研究内容和创新点有:1、收集极热分析。传统收集极不能满足流体较大湍流性,在直槽基础之上,分别设计了直槽底部增加圆槽、叶片增加...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 回旋行波管研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 回旋行波管工作原理及研究意义
    1.2 回旋行波管国内外发展现状
    1.3 论文的主要内容
    1.4 本章小结
第二章 流体力学热分析理论基础
    2.1 热分析基础
    2.2 稳态热传导
        2.2.1 热传导基本定律
        2.2.2 圆筒壁的热传导热
    2.3 换热理论基础
    2.4 管内流体换热相关公式
    2.5 ANSYS FLUENT简介以及有限体积法
    2.6 本章小结
第三章 回旋行波管收集极热分析
    3.1 回旋行波管收集极热机理
    3.2 散热原理
    3.3 稳态收集极热分析
        3.3.1 收集极的基本结构与仿真
        3.3.2 收集极的结构优化与仿真
        3.3.3 收集极各结构对比
    3.4 本章小结
第四章 回旋行波管高频结构热分析
    4.1 高频结构简介
    4.2 高频结构仿真结果
        4.2.1 传统方形冷却槽高频结构仿真
        4.2.2 岛型冷却槽高频结构仿真
        4.2.3 螺旋型冷却槽高频结构仿真
        4.2.4 各散热结构仿真结果对比
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻硕期间的研究成果



本文编号：3859314