垂直极化平行板有界波电磁脉冲模拟器辐射近场的快速估算方法

为快速估算出垂直极化平行板有界波电磁脉冲(EMP)模拟器的时域近场,将散射传递函数法应用于该类型模拟器近场的时域计算中,即对于给定的脉冲源,先寻找有效频谱范围能覆盖该源的高斯脉冲源,并应用时域有限差分(FDTD)方法计算该高斯脉冲源激励时模拟器中测试点场的时域响应,再利用傅里叶变换、系统的传递函数及傅里叶逆变换计算得到给定脉冲源激励时各测试点场的瞬态响应。所得计算结果与直接使用给定脉冲源激励时FDTD方法的计算结果符合较好。所述方法可用于同一模拟器在不同脉冲源激励时辐射近场的快速估算,能大大减少FDTD模拟计算的次数,尤其对于中大型模拟器能有效减少计算时间和内存。

分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的模拟分析

将并行时域有限差分方法用于分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器模拟,并给出模拟器的尺寸参数对工作空间半高处几个测试点场的影响。研究结果表明:与源在x轴向距离上越靠近的点,其电场的上升沿越小;模拟器传输线最大宽度和最大高度之比为2,且下金属板宽度与传输线最大宽度相同时,测试点场的上升沿较小,半高宽较大;随着传输线在x方向投影长度的增加,与源位置x轴向等距离的测试点场的峰值增大,场的上升沿减小,但减小的量趋于平缓。且同轴线馈电时得到的各测试点场脉冲的上升沿要比直接加平面电场源的方式更大一点,半高宽则要小一点,但两者波形相似。

集总负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的并行时域有限差分模拟

介绍了用于集总负载平行板有界波电磁脉冲模拟器模拟的并行时域有限差分方法,分析了模拟器的几个尺寸参数对工作空间的场的影响。研究表明:当下金属板宽度大于或等于工作空间平板宽度的1.5倍时,前过渡段附近的测试点电场的上升沿受前过渡段投影长度的影响较小,而工作空间中心附近的测试点电场的上升沿则随着投影长度的增大而减小,但减小趋于平缓;所有测试点电场的上升沿均随下金属板宽度的增大而减小,但减小趋于平缓;对于前过渡段投影长度固定的模拟器,其高度并不是越小(大)越好,而是存在一个最佳高度值。

超长金属丝电爆炸等离子体的轴向光辐射均匀性

利用金属丝电爆炸等离子体辐射强脉冲闪光驱动光敏炸药起爆,是开展强脉冲X射线热-力学效应研究的理想模拟加载方法之一,其关键问题是超长金属丝电爆炸的轴向光辐射均匀性。基于数字图像处理技术,建立了金属丝电爆炸等离子体光辐射均匀性定量化表征方法,分析了金属丝电爆炸沉积能量、金属丝材质和金属丝线质量密度分布等参数对其光辐射均匀性的影响规律。研究结果表明:沉积能量是影响金属丝电爆炸过程中光辐射均匀性的主要影响因素之一,在高脉冲功率源储能下,金属丝加载脉冲电流幅值高、上升时间快,其快速地沉积能量和欧姆加热过程有效提高了光辐射均匀性;其次,在欧姆加热阶段,难熔金属丝比易熔金属丝在电爆炸过程中更易获得均匀的轴向光辐射;最后,金属丝的线质量密度分布也会影响其光辐射均匀性,在质量密度不均匀处易形成较早的局部电爆炸,并产生强闪光点发射。

10m高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析

利用时域奇异值分解(SVD)技术对并行时域有限差分(FDTD)方法计算得到的分布式负载平行板有界波电磁脉冲(EMP)模拟器内的场进行模式分析,给出有、无效应物时模拟器内场的3个主要模式(即TEM,TM1和TM2模)奇异值的变化及该奇异值随效应物的位置及高度的变化规律。研究结果表明:电磁波在模拟器中传播时,其主模TEM模的高频分量在衰减;效应物越靠近源时测试点场的3个主要模式所对应的奇异值变化越大;且当效应物的高度与所在位置处两极板距离之比小于等于60%时,效应物附近位置处场的TEM模对应的奇异值会出现两个极大值点,两点的水平间距与效应物的水平尺寸相当。

电路级模拟技术在SRAM型FPGA总剂量效应敏感性预测中的应用

在分析SRAM型FPGA单元电路及芯片辐照效应实验数据的基础上,借助计算机仿真模拟,研究了大规模集成电路抗辐射性能的敏感性预测技术。采用分层仿真和评价的方法,先由上而下,根据器件参数要求分配性能指标,再依据实验数据,借助数值模拟,由下而上检验性能阈值、裕量及其不确定度,最终给出整个FPGA的可信度值,确定了敏感单元电路,并且通过X射线微束总剂量实验对结果进行验证。建立的电路级数值模拟方法为累积电离总剂量效应敏感性预测研究,提供了技术支撑。

基于负载动态电阻模型的“强光一号”电路仿真

基于4阶Runge-Kutta法,介绍了"强光一号"加速器长脉冲状态的电路模型。该模型不仅考虑了电爆炸丝导体断路开关(electron explosive opening switch,EEOS)金属丝的电阻率随比作用量变化的特性,而且考虑了油间隙和真空二极管间隙击穿过程中等效阻抗的变化特性。仿真结果表明,该模型能够更好地反映EEOS的初始参数对放电回路电流和电压的影响规律,能够为加速器的运行和性能提升提供有力的技术参考。通过仿真计算和理论分析,认为"强光一号"加速器的初级储能系统——直线型变压器(linear transformer driver,LTD)经过升级改造后,EEOS的工作电压能够提升大约20%,且获得了EEOS最佳工作状态的参数。

快脉冲测量探头的标定技术研究

快脉冲测量探头是大型脉冲功率装置安全稳定运行的基石,研究其标定技术对获取准确可靠的脉冲功率装置运行参数具有重要意义。为此通过分析不同快脉冲测量探头的实际应用环境,利用同轴线脉冲方波成形原理,提出了快脉冲测量探头的2种规范化标定方法:在线标定和离线标定,其中,在线标定方法适合于受分布参数影响较大的测量探头,如微分环和电容分压器等,而离线标定方法适合于受分布参数影响较小的测量探头,如Rogowski线圈和小电阻分流器等。2种标定方法均获得了响应时间为ns量级的矩形方波脉冲,且具有相同的放电回路和具有可溯源到国家标准的测量不确定度,分析了测量确定不确定度的合成方法。研究结果将对快脉冲测量探头的规范化标定具有重要参考价值。

金属丝电爆炸现象研究综述

金属丝在快脉冲电流驱动下,受到欧姆焦耳加热作用发生电爆炸现象,并呈现出复杂的物理和化学效应,已广泛应用于工农业生产、新材料制备和核聚变等方面。文中综述了金属丝电爆炸现象的研究历史和应用情况,分析了金属丝在不同电流作用下的物理现象和规律,提出了一种金属丝电爆炸现象的分类方法,即以金属丝注入能量快慢的不同,将金属丝电爆炸现象分为欠热电爆炸和过热电爆炸现象,在过热电爆炸现象中,根据产生的电爆炸等离子体温度的不同,分为高温等离子体和低温等离子体,该类低温等离子体在不同的介质环境中具有不同的应用特点;分析了金属丝电爆炸现象的研究现状,即金属丝电爆炸等离子体的参数诊断方法以及相关数值模拟方法,讨论了金属丝电爆炸现象研究的难点、热点问题和下一步发展方向。

高功率微波照射下半空间上方天线罩耦合特性

利用两次傅里叶变换得到半空间界面的反射波后,将直接入射波和界面反射波两个时域脉冲源通过等效原理引入到包含目标的时域有限差分(FDTD)的计算域中。计算了高功率微波入射情形下,改变入射面、极化方式时天线罩内部观察点的能流密度的变化,并总结其规律。数值算例表明,对于贴近地面的目标来讲,半空间的反射波会给目标内部带来新的能量冲击。该方法可以用于计算目标内部耦合近场及功率密度。

大型水平极化电磁脉冲有界波模拟器的并行模拟分析

采用将大地设置为均匀有耗介质,并用单轴完全匹配层(UPML)吸收边界截断的方式,对离散电阻加载的地面上方大型水平极化电磁脉冲(EMP)有界波模拟器的时域辐射场进行并行时域有限差分模拟.给出大地电导率和相对介电常数及模拟器圆锥的锥半径不同时模拟器辐射场的时域波形,分析三者对辐射场的影响,并给出模拟器内有10 m长的效应物时耦合场的时域波形.并行模拟时,计算网格总数达18亿.研究表明:大地相对介电常数和电导率越大,近地面测点接收到的地面反射作用越大;测点场的峰值受锥半径的影响最大,且随着锥半径的增大,同一水平面内的场也越不均匀;对地面上方1 m处的几个测点,其脉冲峰值及半高宽受地面反射及地面损耗的影响较大,而地面上方5 m处的几个测点则受地面影响较小;当效应物开孔位置位于模拟器场泄露一侧时耦合进入圆筒内的电磁波能量较多.