一种非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的计算方法

长距离磁绝缘传输线内电极偏心、感应腔注入电流非均匀分布引起电子鞘层边界偏心等非对称磁绝缘特性.电子鞘层边界是研究非轴对称磁绝缘特性的重要参数.本文提出一种计算非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的方法.通过引入角向非均匀分布的模数,将经典一维轴对称Creedon稳态磁绝缘理论推广应用于圆柱坐标系下二维(r,θ)平面.建立了感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘的二维Creedon物理模型,给出了非轴对称磁绝缘电子鞘层边界的数值计算方法和计算误差.当阴极角向磁场(阴极电流)角向分布满足余弦函数时,电子鞘层边界接近高斯分布.阴极电流角向不均匀程度越大,电子鞘层边界偏心程度越严重,计算误差越大.

感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘物理模型和数值分析

针对感应腔注入电流非均匀分布引起的感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘问题,在磁绝缘经典层流理论基础上,通过引入角向非均匀分布的模数,将经典一维轴对称磁绝缘Creedon理论推广至两维（r,θ）平面,建立了圆柱坐标系下二维层流物理模型,推导了磁绝缘电参数（电磁场、空间电子密度、电子鞘层等）与相对论因子γ（r,θ）的关系。当给定边界条件（阴极磁感应强度角向分布）时,数值求解物理模型,获得了感应电压叠加器次级非轴对称磁绝缘电参数的二维分布。当感应电压叠加器次级阴极磁感应强度满足余弦分布时,磁绝缘电子鞘层边界近似呈高斯分布。在靠近馈入点的角向位置,由于磁感应强度较大,电子鞘层较薄,磁绝缘电子密度较大。阳极磁感应强度分布均匀性优于阴极,且两者相位相差180°,数值分析结果与RITS-3装置实验结果基本相符。建立的物理模型和分析方法可用于长距离磁绝缘线内筒偏心等非轴对称磁绝缘问题。