Dispersion relation and growth rate for a corrugated channel free-electron laser with a helical wiggler pump

The effects of corrugated ion channels on electron trajectories and spatial growth rate for a free-electron laser with a one-dimensional helical wiggler have been investigated. Analysis of the steady-state electron trajectories is performed by solving the equations of motion. Our results show that the presence of a corrugated channel shifts the resonance frequency to smaller values of ion channel frequency. The sixth-order dispersion equation describing the coupling between the electrostatic beam mode and the electromagnetic mode has also been derived. The dispersion relation characteristic is analyzed in detail by numerical solution. Results show that the growth rate of instability in the presence of corrugated ion channels can be greatly enhanced relative to the case of an uniform ion channel.

基于Kriging模型的螺旋波纹管流动换热特性及结构优化

在螺旋管式换热器的基础上结合波纹结构,设计出一种新型的螺旋波纹管换热器.通过数值计算研究了不同波纹深度和波纹节距对其流动换热的影响.以数值计算结果训练Kriging模型,训练后的Kriging模型可预测大量不同螺旋波纹结构特征样本的流动换热特性.通过筛选摩擦系数较低且换热效率较高的结构参数以实现螺旋波纹管换热特性优化.结果表明,波纹结构产生的流速突变和螺旋结构产生的二次流提高了换热效率和流动阻力.通过与数值计算结果的对比,Kriging模型预测换热特性具有较高的效率和精度.在所选定的参数范围内,当波纹深度、波纹节距、螺旋中径、螺旋节距分别为1.32,27.99,86.49,57.85 mm时,螺旋波纹管具有较低的摩擦系数和较高的换热效率.

螺旋波纹波导回旋行波放大器的研究

介绍了一种工作频率范围在200~220 GHz,输出功率为7 kW的回旋管行波放大器。70 keV、1.5 A、大回旋电子束的回旋模式的三次谐波与五折螺纹波导互作用区域中传播的类TE 31模式发生共振相互作用,实现宽带放大。大回旋电子束由一个磁会切(CUSP)电子枪所产生,所设计的类TE 31模式具有理想的色散特性,其色散特性通过理论预测,计算机模拟和实验相结合来设计优化。三维粒子仿真(CST PIC)模拟得到了输出功率和增益分别为约7 kW和51.5 dB,输入信号功率为50 mW,3 dB瞬时增益带宽约为20 GHz。

环形波节螺旋管流动与传热特性研究

提出了一种新型的强化传热装置——环形波节螺旋管,以水为工作介质,采用数值模拟方法研究内部流体在层流状态下的流动与传热特性,并考察了波节间距(H)与波节高度(E)的影响。模拟结果表明,环形波节结构对管内流体周期性的扰动有利于破坏边界层,改善管内速度场与温度场,促进管内流体的混合,实现传热强化,特别是波节弧形段尾端区域强化传热效果显著。与相同尺寸的光滑螺旋管相比,环形波节螺旋管的流动阻力损失有所增加,但综合强化传热效果明显提高,研究范围内,E=2 mm,H=55.5 mm时的综合强化传热效果最佳,综合热性能评价指标最高可达1.19。

螺旋波纹波导的传输特性

根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明:在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE21模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据。

结构尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管弯曲性能的影响分析

基于ANSYS三维壳模型,依据结构几何尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管进行参数化有限元建模.考虑低温环境下材料力学性能的改变和结构几何非线性因素,对弯曲载荷作用下低温螺旋波纹钢管结构力学性能进行数值模拟;分析管体弯曲失效模式和力学行为特点.改变结构几何尺寸,分析比较波峰和波谷极值应力以及管道整体力学性能,发现尺寸参数对低温波纹钢管力学性能的影响显著,分析相应的灵敏度规律,最后给出合理的截面尺寸参数.分析结果可以为低温柔性管道的结构设计提供参考.

螺旋缠绕波节管传热与流动性能分析

以水为工质,对螺旋缠绕波节管湍流状态下传热与流阻性能进行数值计算,分析了其强化换热的机理,并分析了波节深度H与波节间距P对其传热与流动阻力的影响。结果表明:相同工况下,螺旋缠绕波节管的综合换热性能优于螺旋缠绕光管;流体在管内做螺旋运动,由于离心力的作用,在垂直流体主流方向上产生二次流;管横截面周期性的扩张与收缩,使流体在波节内产生沿流体主流方向上的回流,它们对流体边界层产生很强的破坏作用,使湍流程度增强,对换热有较好的强化作用;随着波节深度H的增大,Nu提高,f增大,综合传热性能逐渐提高;随着波节间距P的减小,Nu提高,f降低,综合传热性能逐渐提高。

螺旋波纹波导中的返波

从螺旋波纹波导的一般性耦合波传输方程出发,根据螺旋波纹波导的模式耦合规则给出该波导内返波的耦合波方程和色散方程并分析其色散特性,由此分析螺旋波纹波导返波管的工作机理,并通过耦合波理论计算出本征模式中场的分布情况.

任意槽形螺旋槽慢波结构的色散方程

在本文的分析中 ,将任意槽形的螺旋槽的连续轮廓近似用一系列相连的矩形阶梯代替 ,利用各阶梯面上导纳的匹配 ,以及槽与中心互作用区边界场的连续和区配条件 ,获得了任意形状螺旋槽慢波结构的色散方程 :同时加工制作了一半圆形螺旋槽模型 。

螺旋波纹波导被动式脉冲压缩模拟研究

研究了一种基于螺旋波纹波导特殊色散特性对输入微波脉冲进行压缩的新方法。利用3维全电磁粒子模拟软件对X波段螺旋波纹波导进行了建模,模拟分析了该波导的特殊色散特性及提高功率增益的方法,并将已有模型脉冲压缩增益提高了6.65。模拟结果表明:通过优化输入微波的频率调制特性,可以获得更加符合被动式脉冲压缩所需要的调频形式;采用改进后的椭圆波导,可以得到更有利于被动式脉冲压缩的本征模式;通过延长渐变段长度,可以减少规则段和渐变段之间不均匀性造成的微波反射,从而实现更高的脉冲压缩增益。

螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟

给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明:螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。

螺旋波导压缩频率调制脉冲的初步研究

利用螺旋波导对频率调制脉冲进行压缩可大幅度提高脉冲峰值功率.利用所编Matlab程序对螺旋波导的色散特性进行了计算和分析,获得了波纹幅度和纵向周期长度等结构参数对其色散特性的影响规律;给出了脉冲功率压缩比的计算公式,对不同脉宽和频带宽度、不同频率调制形式的微波脉冲通过螺旋波导后的功率压缩比进行了计算和分析.计算表明：脉冲的频率调制形式对功率压缩比影响较大;相同频率调制形式下,脉冲长度越长,工作频带越宽,功率压缩比越高.为了获得尽可能高的功率压缩比,需对脉冲的频率变化方式进行调节,使其与螺旋波导色散特性匹配.同时还需要在高的功率压缩比和高的压缩效率之间做出权衡.计算得到,当注入脉冲的脉宽为40 ns、工作频带为8.8～9.5 GHz、频率调制形式与螺旋波导色散特性匹配时,功率压缩比达到了15,压缩效率约为40％.

基于螺旋波纹波导高增益高效率被动式压缩方法

对一种改进型螺旋波纹波导实现高增益高效率被动式脉冲压缩进行了研究,并利用微扰理论求解出了该波导的损耗特性。结合波导的色散和损耗特性,设计了输入微波的频率调制形式。还对改进型螺旋波纹波导进行了模拟研究,在输入脉冲宽度为66ns的条件下,得到了半高宽为1.9ns的压缩脉冲,增益为21.2倍,脉冲宽度比为34.7倍,压缩效率为61%,这表明改进型螺旋波纹波导应用于被动式脉冲压缩具有高效率高增益特性。

外圆磨削工件表面螺旋纹的控制

阐述了外圆磨削中影响表面质量、粗糙度、尺寸精度的主要因素和磨削中螺旋纹的控制方法。在实践中应用该方法可以大大改善工件加工质量,解决了外圆磨削中较棘手的技术问题。

相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流换热分析

为了减弱高浓度相变微胶囊悬浮液出现的导热系数低和黏度大等传热不利因素的影响,开展了相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流流动换热的数值研究,结果表明:管道入口速度增加时,螺旋波纹管内相变微胶囊悬浮液的相变区范围增幅小于光管;和常规流体水相比,质量分数为5%~20%的相变微胶囊悬浮液的沿程局部修正努塞尔数平均增加0.4倍~3.5倍,悬浮液增强管道换热效果明显;质量分数为10%的相变微胶囊悬浮液和水相比,光管平均修正努塞尔数增加40%,螺旋波纹管平均增加了60%,螺旋波纹管凹槽对流体的扰动使相变微胶囊悬浮液强化换热优势更明显.

一种螺旋盘管的优化设计

为了提高国产大流量除冰液加热系统的效率,选择系统中的主要加热元件光滑螺旋盘管(简称光滑盘管)进行优化。优化方法是螺旋盘管管壁向内凸起形成环形肋,新管称为横纹螺旋盘管(简称横纹盘管)。采用数值模拟研究了横纹螺旋盘管的传热特性,结果表明:横纹盘管比光滑盘管传热性能更好,当环形肋深度在0.05D^0.075 D(D为管截面直径)范围时,横纹盘管传热强化效果较优。

《埋地排水用螺纹钢管管道工程技术规程》中螺纹钢管主要力学性能参数的确定

螺纹钢管是以热镀锌钢带或覆塑热镀锌钢带为基材,经多组轧辊滚压波纹、螺旋缠绕、咬口连接成型制得的管材,其管壁为类似正弦曲线形式。为了确定螺纹钢管的主要力学性能参数,参考有关国内外资料,采用三角函数、微积分等数理分析手段,推导出正弦曲线管壁截面的各力学性能参数的计算公式。以此计算得出常用管径对应1LW、2LW、3LW三种螺纹型式的主要力学性能参数,具体数值已列于《埋地排水用螺纹钢管管道工程技术规程》(CECS T/491-2017)的附录A,供工程设计使用。为更好地帮助设计人理解和使用规程,特别是遇到非常用管径时如何进行设计,特此介绍螺纹钢管主要力学性能参数计算公式及推导过程。

无线通信用超柔馈线制造工艺的研究

介绍了一种新型的无线通信用超柔馈线的内导体制造工艺,直接采用光滑铜管进行深度螺旋轧纹工艺来生产内导体,省去了铜带切边及焊接工序,提高了内导体的生产效率,可节约铜材,符合国家提倡的节能降耗的政策。

螺旋波纹波导研究

从耦合波方程出发,利用阻抗微扰法对螺旋波纹波导的边界不规则性进行处理,得到螺旋波纹波导的一般性耦合波传输方程,及耦合系数表达式.根据螺旋波纹波导内模式耦合的规则,得出色散方程并分析其色散特性.

特种材料螺旋折流板高效换热器的研究

介绍了钛、锆高效波纹管与螺旋折流板新型结构的高效换热器的研发情况,实践证明,与传统的管壳式换热器相比较,特种材料螺旋折流板高效换热器具有传热系数高、压降低、防振动及适用范围广的优点,且增产节能效果明显,同时节省原材料投资。