利用 DPF 模拟 SGEMP 效应的数值计算结果分析

ＳＧＥＭＰ是脉冲Ｘ射线作用在星、弹壳体表面引起的ＥＭＰ现象，结合本所ＤＰＦ的参数及实验设计，本文介绍了利用二维粒子跟踪数值模拟方法进行的２０ｃｍ×２０ｃｍ铝质柱形壳体ＳＧＥＭＰ数值模拟结果，并做以分析说明，为实验测量提供理论依据。

SGEMP 表面电场电缆试验系统

本文在讨论ＳＧＥＭＰ表面电场对电缆屏蔽层的耦合以及屏蔽层上的电流通过转移导纳对芯线的耦合机制的基础上，介绍一种产生模拟ＳＧＥＭＰ表面电场信号的电容性耦合实验装置，并给出一种常用电缆的初步实验结果。该系统可为弹、星上所用电缆提供耦合效应实验手段。

SGEMP解析模型及其在模拟试验装置设计中的应用

介绍了一种 SGEMP解析计算模型并与数值模拟结果进行了比对 ,用该模型研究了与 SGEMP模拟试验真空腔体有关的试验精度问题 ,得到了受试样品尺寸与真空腔体尺寸比对模拟试验精度的变化关系 。

X射线辐照圆柱腔体SGEMP电子发射参数的计算

用MCNP程序对X射线辐照圆柱腔端面和侧面激励光电子发射的过程进行模拟,计算得到了出射电子的能谱、θ角分布及产额等发射参数随X射线入射状态的变化规律,并给出了处理曲面发射问题的蒙特卡罗(MC)统计方法,拟合得到了能谱参数E1随黑体温度和入射角变化的经验公式。利用MC抽样方法给出了将电子发射参数与3维全电磁PIC程序结合的宏粒子构建方式,并完成了X射线辐照圆柱腔体侧面激励的系统电磁脉冲场环境的模拟计算。结果表明,在模型边、角等几何变化处容易出现电场强度、磁场强度的极大值,需要对这些部位进行有效的抗系统电磁脉冲加固。

系统电磁脉冲建模与数值模拟研究进展

系统电磁脉冲是X射线、伽马射线产生的二次辐射效应,通过在作用目标系统周围激励出瞬态电磁场/电流进而造成电子学系统失效。自20世纪70年代以来,研究人员对系统电磁脉冲的产生机理、效应特点进行了大量研究,形成了一系列理论分析方法与专用数值模拟程序。然而,受限于系统电磁脉冲所涉及物理过程的复杂性,目前仍难以实现其毁伤效果的定量分析,已经成为抗辐射加固领域的短板问题。为此,本文综述了系统电磁脉冲的基本物理过程与分类方法,按外部系统电磁脉冲、腔体系统电磁脉冲、线缆系统电磁脉冲、电路盒系统电磁脉冲等不同类型,分别从建模方法、已形成专用数值模拟程序的功能与特点等方面介绍了国内外系统电磁脉冲理论研究的进展。结果表明,除电路盒系统电磁脉冲外,国内外数值模拟采用的技术路线较明确。国内发展的模拟能力基本可实现自主程序替代,但在未来的研究中,需要进一步加强专用模拟程序的集成以及模型校验,以更好地应用于系统电磁脉冲对实际电子学系统干扰/毁伤效能的评估。

外大气层区域系统电磁脉冲模拟试验技术

对在实验室实现ＳＧＥＭＰ模拟的各项技术进行了分析，总结了已经开展的工作，给出了一些理论计算数据和实测结果，并对现阶段可能进一步发展的技术提出了研究设想。涉及的各项技术适用于模拟外大气层区域的ＳＧＥＭＰ，其中包含了光子直接激励、电子激励、电压和电流注入等。

腔体系统电磁脉冲模拟中的电子发射面

对电子发射面设置问题进行了研究,给出了底入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的实现方法,分析了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的特点,并利用虚拟发射面的方法实现了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的设置。结果显示,利用该方法可以较简洁地实现腔体系统电磁脉冲模拟中平面和曲面电子发射面的设置,发射面电子发射参数和时序符合物理规律。

金属壳体和电缆的系统电磁脉冲响应

研究了金属壳体和电缆遇到高空核爆炸产生的脉冲X射线辐射时的系统电磁脉冲响应,讨论了系统电磁脉冲产生机理、幅值和对系统的耦合途径。通过对计算和试验数据的分析,获得了金属壳体模型和单电缆及双电缆的系统电磁脉冲响应数据,简要分析了壳体的系统电磁脉冲损伤薄弱环节。

不同注量X射线系统电磁脉冲响应的数值计算

对Ｘ射线在铝制圆柱形模型上产生的系统电磁脉冲（ＳＧＥＭＰ）现象进行了数值计算。采用了二维粒子模拟技术，得到了８个量级范围的Ｘ射线入射注量下的ＳＧＥＭＰ计算结果，总结了ＳＧＥＭＰ的场值、分布与Ｘ光注量的变化规律。

低注量X射线中屏蔽电缆的系统电磁脉冲响应研究

介绍了在低注量X光条件下进行电缆的系统电磁脉冲实验研究的方法。将DPF低注量脉冲X光响应实验与实验室电流注入方法相结合,对典型实用电缆的系统电磁脉冲响应情况进行了实验研究,结果表明该方法对于电缆的研究是切实可行的,克服了由于缺乏高注量X光装置带来的困难。

稀薄空气中圆柱腔体内系统电磁脉冲的混合模拟

系统电磁脉冲广泛存在于强电离辐射环境中,且难以有效屏蔽.为了评估稀薄空气对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子-流体混合模拟方法,建立了三维非稳态模型,计算并分析了稀薄空气等离子体的特性以及其与电磁场响应的相互作用.结果表明,压力越高,光电子发射面附近的次级电子数密度越高,轴向分布的梯度越大,腔体中部的电子数密度在20 Torr(1 Torr=133 Pa)下出现峰值,而电子温度随压力升高单调递减.腔体内的稀薄空气等离子体阻碍了空间电荷层的产生,电场响应峰值比真空条件下的低了一个数量级,电场脉冲宽度也显著降低.光电子运动特性决定了电流响应的峰值,压力升高,到达腔体末端的电流先增加再减小.而等离子体电流会抑制总电流的上升速率,并使电流响应出现拖尾.最后,将数值模拟结果与电子束模拟系统电磁脉冲的实验结果进行比较,验证了本文混合模拟模型的可靠性.本研究所采用的混合模拟方法相比于粒子云网格-蒙特卡罗碰撞方法,大幅减小了计算消耗.

线缆系统电磁脉冲实验中的抗干扰设计

为建立线缆系统电磁脉冲只有X射线的理想实验辐照环境,提出了一种针对同轴线缆的线缆系统电磁脉冲实验中的抗干扰设计。通过在实验同轴线缆外部套一层管状金属屏蔽,有效降低外界电磁辐射干扰,同时降低屏蔽本身发射电子对实验线缆产生的耦合,最终根据测到的信号反推出真实的系统电磁脉冲(SGEMP)响应。仿真计算与辐照实验验证了抗干扰设计的可行性。对实验线缆的仿真所得电压时域波形与实验结果基本一致,在误差范围内,可以认为仿真结果与实验结果基本吻合。

基于麦克斯韦方程和符拉索夫方程的腔内系统电磁脉冲数值模拟方法

本文建立了基于麦克斯韦方程和符拉索夫方程的腔内系统电磁脉冲数值计算模型,给出了麦克斯韦方程和符拉索夫方程的时域有限差分格式,并对其进行了离散求解验证。结果表明,本文建立的数值模拟方法能够正确求解腔内系统电磁脉冲问题,为深入开展系统电磁脉冲效应研究提供了新的技术途径。

用相对论电子束产生低能X射线新方案

本文设计了一种利用已有相对论电子束（REB）装置产生系统电磁脉冲效应研究所需X射线源的新方案．从理论上验证了其可行性．该方案将在随后开展的实验中得到实施．