四极管等效二极管空间电荷限制流研究进展

可持续绿色能源核聚变具有清洁环保、原料储量丰富、安全可靠、不产生核废料等优点,是解决未来能源及环境问题的重要选择。然而,实现受控核聚变并非易事,托卡马克是最有希望实现可控聚变能的磁约束装置。大功率真空发射管是托卡马克装置中的一个重要器件,其电流作为发射电子管极限参量和额定功率的一个重要指标,取决于发射管本身的结构、尺寸、材料等。由于四极管的结构和工作原理十分复杂,很难直接获得发射电流随其结构参数变化的情况。可先将四极管等效成二极管结构来探寻二极管空间电荷限制流随其几何结构变化的规律,从而为等离子体加热发射管(四极管)结构设计及优化提供理论参考和有效依据。对此,本文通过查阅相关文献和书籍,对二极管空间电荷限制流方面国内外的研究状况进行总结和分析,并展望了其发展趋势。

空间电荷限制流与传导电流的定量关系

从空间电荷限制流假设、Poisson方程及电子正则动量守恒关系出发,推导了平板形、同轴圆柱和共顶点同轴圆锥三种导体构形的空间电荷流随传导电流变化的广义Poisson方程,给出了求解方法及解的基本特征,分析比较了三种导体构形空间电荷限制流的基本性质。通过推导,计算和分析可得:各种电压条件下传导电流对空间电荷限制(SCL) 流的作用效果不一样,电压越高传导电流提高磁绝缘程度的作用越显著;当几何因子(即高阻抗)较小时其它两种导体的SCL流与平板形相差较大,几何因子较大时与平板形十分接近;同样电压条件下负极性的SCL流比平板形小、正极形正好相反,而相同几何因子条件下同轴圆筒的SCL流比共顶点同轴圆锥的小;在分析研究低阻抗MITL时,采用SCL流的平板近似不会带来大的误差。在描述时变脉冲作用于MITL时,可以通过对SCL流随电压、传导电流变化的曲面函数插值的方法确定各个时刻的磁绝缘状态。

求解三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷限制流

从Poisson方程及空间电荷限制流假设出发,推导了三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷流密度的一般方程,给出了求解方法及解的基本特征、平板形阳极空间电荷限制流的具体表达式,研究了同轴圆筒形及共顶点同轴圆锥形导体空间电荷限制流关系表达式的极性效应、空间电荷密度及电场分布。

轴对称平板二极管空间电荷限制流的2维效应

应用精度较高的体积加权电荷、电流分配模型,对轴对称平板二极管的空间电荷限制流2维效应进行了粒子模拟研究。选取电压分别为100kV和1MV两种情况,对空间电荷限制流受二极管尺寸影响的规律进行了模拟。模拟结果表明,2维效应使空间电荷限制流密度随二极管形状因子(阴极发射半径与阴阳极间隙的比值)的减小而增大,且受相对论效应的影响不明显。经数值拟合得到了空间电荷限制流2维效应与形状因子相关的二阶经验公式,其一阶系数与一阶理论结果基本一致,约为1/4。

热电子发射同轴二极管几何结构对空间电荷限制流的影响

本文基于同轴二极管一维空间电荷限制流经典理论公式,利用CST粒子工作室研究了热电子向外发射同轴二极管二维空间电荷限制流随二极管几何结构参数变化的规律和几何结构对虚阴极产生临界条件的影响。结果表明,二极管修正系数是纵横比的单调递减函数;随阳极半径与阴极半径比值的增大,修正系数逐渐降低;二极管的电压、阳极和阴极半径及阴极长度均会影响虚阴极的产生。本文研究结果将为射频四极管结构设计及优化提供参考和理论依据。

轴对称真空二极管空间电荷限制流

基于ArcPIC代码采用PIC-MCC方法,模拟研究了轴对称真空二极管放电时电子密度和阴极表面场强分布情况,同时给出了二维空间电荷限制流的一阶和二阶拟合公式。研究发现,真空二极管放电时阴极表面电场会随阴极注入电流密度的增加而增加,而后出现振荡并趋于一个稳定状态;二维空间电荷限制流密度值随阴极发射半径的增大而减小,且阴极发射半径越大越接近一维空间电荷限制流值。

离子初始能量及其对二极管空间电荷限制流的影响

给出了双向流二极管中阳极发射离子获得初始能量的几种方法,从理论上研究了离子初始能量对二极管内空间电荷限制电子电流、离子电流的影响,并与离子初始能量为0情况下的空间电荷限制电子电流、离子电流进行了比较。

二维空间电荷限制流实验研究

对基于圆柱平板结构电子枪的二维空间电荷限制流进行了研究.采用粒子模拟软件详细探讨了二维空间电荷限制流随间距、电压、逸出功、温度、阴极结构等物理量的变化关系.设计了一种实用圆柱平板结构电子枪,对其空间电荷限制流和发射性能进行了实验探索.通过测试,发射电流与二维模型的比较吻合,远大于一维模型的结果.

库仑定理导出的2维空间电荷限制流一级近似公式

为了准确计算空间电荷效应,从库仑定律和电流连续性方程出发,通过求解带电粒子群在空间某点产生的电场,再考虑到一系列合理的近似,最后得到了轴对称圆柱导体构形的空间电荷限制流的2维一级近似公式,结果显示,对于有限平面的电荷限制流大于经典1维限制流。

求解三种导体构形中相对论电子形成的空间电荷限制流

在无横向磁场作用下，真空中损失到金属导体阳极表面的空间电荷限制（SCL）流将达到最大。在无限大平板构形导体中，这个最大的SCL流只与阴阳极电压和间距相关；而对于在磁绝缘传输线（MITL）中广泛应用的同轴圆筒和共顶点同轴圆锥构形，其最大SCL流还与导体的几何因子及极性参量有关。研究这3种典型构形的最大SCL流，是研究横向磁场对SCL流影响规律的起点，是设计同类MITL构形的基础。

血流限制训练现状与展望

近年来,在运动训练方面,一种新的训练模式正逐渐出现在人们的视野里,即血流限制(通过适当的器具加压固定在需要限制的肢体)结合运动训练的模式。这是现代运动训练发展的成果,其优势是在血流限制的条件下,只需低强度运动训练就能够达到大负荷运动训练的效果,使其更具有便捷性、高效性和安全性的特点,所以这种训练模式值得推广和应用。

带有缆流限制电缆敷设问题的算法研究

带有缆流限制的电缆敷设,其敷设结果与电缆的敷设次序密切相关,如何快速地找到最优敷设次序是进行电缆敷设时需要解决的一个主要问题。根据缆流限制点数量的不同给出两种优化算法:对于单缆流限制点的电缆敷设,采用电缆的次优敷设结果进行排序可以直接得到最优敷设结果;对于多缆流限制点的电缆敷设,采用以遗传算法为基础的搜索算法可以快速地改善敷设结果。仿真结果表明,上述方法能够快速而有效地优化电缆的敷设次序,改善敷设结果。

一种抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法

为减小直流输电系统发生连续换相失败的概率,分析了其换相机理,然后结合直流输电系统的低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL),提出了一种可抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法。通过理论分析,基于虚拟电阻的电流限制控制器可体现故障期间和系统恢复过程中直流电流的动态特性,具有良好的反应灵敏性。基于CIGRE标准测试模型,在PSCAD/EMTDC中实现了所提出的控制方法。仿真结果表明,所提出的虚拟电阻电流限制控制器可以在一定程度上抑制单相故障和三相故障情况下HVDC系统的连续换相失败,因此可以改善其故障恢复特性。

有预算限制的最大并行流问题

改进了Garg N和K nemann给出的求解具有预算限制的最大并行流问题的近似算法,使得算法求出的目标函数值的近似性由原来的λ≥(1-ε)3OPT改进为λ≥1/(1+3ε)OPT,更接近最优值,而算法复杂性不变.给出数值例子,验证了算法改进的有效性.

限制区下货车联合无人机配送路径问题研究

考虑到在灾区、疫情区等存在限制区的情况,且物流配送中末端配送耗时长、效率低等问题,物流企业尝试结合货车与无人机自身特点,扬长避短,采用“货车+无人机”联合配送模式进行配送。提出了一种在限制区下一辆车携带多架无人机的货车支持无人机配送解决方案,并构造了以最小服务时间为优化目标的双层规划求解方法,第一层,针对货车停靠点的选取,设计了一种结合DBSCAN聚类和K-means聚类不同特点的多阶段融合聚类算法,第二层,以车辆路径问题为基础设计采用蚁群-模拟退火融合算法构造了一车携带多架无人机形式的配送路线;通过对不同算例的求解,验证了算法的计算性能和融合聚类的优越性,以某县物流配送为实例进行求解,结果表明在有效解决区域限制问题的情况下,相比传统配送模式在最终服务时间也缩短了41.4%,有效地提高了末端物流配送的效率。

磁绝缘传输线电流损失的计算方法

磁绝缘传输线电流损失的计算方法是丝阵Z箍缩电路模拟的关键问题之一。以传输线模拟方法TLCODE为基础,将磁绝缘传输线分成若干段有损传输线单元,每个单元由一段无损传输线及一个对地损失电阻组成,根据磁绝缘准则判断单元的磁绝缘状况,磁绝缘形成之前损失电流由空间电荷限制流与传导电流的定量关系来计算,磁绝缘形成之后则根据阻抗匹配关系及流动阻抗模型来计算;同时将丝阵负载内爆动力学方程与TLCODE表达式、流动阻抗方程进行耦合,可求解磁绝缘传输线、丝阵负载在电压脉冲作用下全时空域的动态响应特性。

浅谈DRS型发电机电压限制过流保护误动原因及改进措施

DRS微机保护装置在抽水蓄能及6FA燃机发电机保护中配置较为广泛。以某电厂机组在启机SFC拖动过程中电压限制过流保护误动为案例分析,介绍了电压限制过流保护、闭锁回路的逻辑原理,找出保护误动原因;并通过增设冗余闭锁回路等改进方案消除了隐患,减少了发电机SFC拖动过程中保护误动的风险。图5幅,表1个。

利用克雷伯肺炎杆菌限制性底物发酵生产1，3-丙二醇

研究了克雷伯肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加发酵生产1,3-丙二醇的发酵工艺,根据1,3-丙二醇(1,3-PD)的生产和菌体生长相关的特点,采用营养基质限制性流加的发酵工艺,通过控制氮源氯化铵以保持细胞稳定生长。结果表明:过低的氮源浓度,细胞生长受到限制,影响产物1,3-PD的合成;过高的氮源浓度,细胞比生长速率增加,但1,3-PD关于消耗甘油的得率降低,用于生长和维持代谢所消耗的甘油量增加。以0.41g/(L.h)的氮源流加速率,残余氯化铵浓度在0.1g/L时,转化率和生产强度最高。发酵25h～28h后,1,3?丙二醇最终浓度达到52.03g/L,生产强度为2.04g/(L.h),相对于甘油的摩尔转化率为0.66,分别比氮源限制前提高了28.0%、35.1%及29.4%。通过限制性流加氯化铵,控制细胞的比生长速率,使底物甘油有效转变为发酵的目标产物1,3-PD,有效实现产物1,3-PD的高生产强度以及对甘油的高转化率。

箔聚焦强流相对论环形束在同轴波导中的传输

结合箔聚焦和静电线聚焦的特点,对箔聚焦强流相对论环形电子束在同轴波导中的传输进行了研究。通过数值求解电势满足的泊松方程,得到电势、电场分布及系统的空间电荷限制流,并根据电子的运动方程得到包络电子的平衡条件及其运动轨迹。

交流特高压线路高抗补偿度下限的研究

分析了潜供电流限制、空载线路电压控制对高抗补偿度的要求,给出了从潜供电流限制与空载线路电压控制角度确定高抗补偿度下限的方法。结果表明,为达到限制潜供电流的目的,单回线路的高抗补偿容量应大于线路相间电容的无功功率,双回线路的高抗补偿容量则应大于线路相间电容无功功率和以及部分回间电容无功功率之和,故此类下限受到线路参数影响较为明显,在可能的参数变化范围内,单回线路和双回线路的此类下限最高约为55%和65%。而由空载线路电压控制所要求的高抗下限却随线路长度的增加而提高,且与线路两端落点类型关系密切。线路较短时,高抗补偿度下限一般由潜供电流限制决定;线路较长时,则由空载线路电压控制决定。