强激光与粒子束
2021, 33(10): 103005
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025004
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
利用FCM-PTS程序与负载动力学程序耦合模拟研究了聚龙一号装置中主开关导通时刻对Z箍缩实验中负载电流峰值和上升时间的影响。结果表明, 虽然聚龙一号装置上下支路三平板传输线的单向传输时间相差20 ns, 但是当上下支路主开关导通时刻的时间差为22 ns时, 负载电流的峰值最大, 上升时间最短。将上下支路主开关导通时刻的时间差设置为20 ns和22 ns时, 主开关导通时刻10 ns的抖动导致负载电流峰值损失最大值分别为163 kA和136 kA, 上升时间最多分别延长2.4 ns和2.9 ns。
聚龙一号 Z箍缩 主开关 同步性 电路模拟 PTS Z-pinch laser-triggered gas switch synchronization circuit simulation 强激光与粒子束
2019, 31(1): 015001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 工程与应用物理系, 合肥 230026
聚龙一号装置由24路模块并联组成, 通过调整24路模块中激光触发气体开关的导通时序可实现负载电流波形的精确调节, 以满足磁驱动加载实验所要求的负载电流波形灵活调节的需求。针对聚龙一号装置开展的磁驱动加载实验, 建立了能够描述能量从Marx发生器开始至负载整个传输过程的全电路模型, 开发了相应的电路计算程序, 并基于实验结果对计算程序进行了校验, 电路模拟结果与实验结果符合较好。电路模拟程序的计算效率比采用Pspice软件进行全电路计算的效率显著提高, 其不仅可应用于在给定激光触发气体开关导通时序的情况下对聚龙一号装置的输出特性进行预测和评估, 同时也为负载电流波形调节的方案设计提供了一种有效工具。
聚龙一号装置 波形调节 电路模拟 磁驱动加载 PTS facility shaping current pulse circuit simulation magnetically driven 强激光与粒子束
2018, 30(12): 125001
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
为方便描述聚龙一号装置与Z箍缩负载的电磁耦合过程, 基于大量电参数实验数据和全电路模拟分析, 建立了一个简化的集总电路模型, 获得了等效电压波形和等效电阻、电感等集**量。采用水介质三板输出线出口位置的开路电压作为等效电压, 进一步拟合为正弦平方函数, 峰值为3.3 MV(当前驱动器充压为65 kV), 零到峰值的时间长度为102.5 ns。采用简化的流阻抗模型描述磁绝缘传输线内部空间电子流的电流损失效应。将电路程序与零维负载动力学程序耦合模拟, 得到了与实验结果符合的负载电流波形, 尤其电流波形的前沿和峰值符合较好, 分析了电磁能转化为负载动能的过程。
聚龙一号 Z箍缩 电路模拟 集**量 PTS Z pinch circuit simulation lumped parameters 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125004
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
基于10级模块串联的1 MV快脉冲直线型变压器驱动源装置,分别开展了1～3个模块在不充电或不触发时装置的整体输出参数测试。结果表明,在二极管负载阻抗基本不变的情况下,装置输出电流和电压降低的数值约为故障模块数与总模块数的比值。与所有模块正常工作时相比,脉冲上升时间分别增加10,22和32 ns,脉冲宽度分别增加13,23和48 ns。根据电路分析以及模块实际电参数建立了装置的等效电路模型,模拟得到的不同数量模块不工作时的输出电压变化趋势与实验结果基本一致,并利用电路模型对故障模块中开关两端的电压进行了模拟和分析。
直线型变压器驱动源 故障 电流 电压 电路模拟 fast linear transformer driver malfunction current voltage electric circuit simulation 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045004
1 北京大学 物理学院, 重离子物理研究所, 北京 100871
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在“神龙二号”直线感应加速器的调试中,虽然电容探头和电阻分压器测到的空载加速腔电压波形基本一致,但是带束流负载时两者的波形有明显差异,针对此实验现象开展了研究。仔细模拟了束流波形和电压波形相对时间差异引起的波形差异,得到束流提前、同步和滞后条件下的腔压波形,确认相对时间差是导致波形差异的一个重要原因。建立了加速腔的分布参数电路模型,模拟结果表明束流负载效应到达两种探头的时间不同,这会导致腔压波形的不同; 由于电容探头距离加速间隙更近,所以电容探头测到的波形更接近束流实际得到的加速波形。后续的调试实验获得了没有加速电压时束流产生的负载效应波形,证明束流负载到达两个探头的时刻确实不同,对加速器出口束流能谱的测量结果也表明束流的能谱分布和电容探头波形的叠加结果基本符合,上述结果表明该研究所用的模拟和分析方法是有效的,可以用于加速器的调试和性能优化。
直线感应加速器 束流负载效应 电路模拟 能谱 linear induction accelerator beam load effect circuit simulation energy spectrum 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015101
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
为研究聚龙一号驱动器内部电磁脉冲的形成与传输规律,优化调节其运行状态,获得满足负载设计需求的电流波形,建立了描述驱动器各关键部件充放电过程的全电路数值模拟程序。该程序与负载动力学程序耦合模拟,能够在一定范围内得到与实验结果符合较好的电压和电流波形。在典型的丝阵Z箍缩实验条件下,模拟分析了各段水介质传输线上电磁脉冲宽度逐级压缩,功率逐级放大的过程,驱动器充压65 kV时,大约1 MJ的电磁能量传输到绝缘堆位置。在典型的磁驱动准等熵压缩实验条件下,模拟分析了激光触发气体开关对驱动器24路模块分时放电的控制过程,模拟的0121发实验负载区电流上升时间(0~100%)为450 ns、峰值约6 MA。
聚龙一号 脉冲形成与传输 脉冲功率 Z箍缩 等熵压缩 电路模拟 PTS pulse forming and transmission pulsed power Z pinch isentropic compression circuit simulation 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015014
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621999
建立了包括脉冲电源模块和电磁轨道炮的全电路模型，实现了从电源放电至电磁轨道炮发射过程的全电路模拟。根据电源放电与洛伦兹力加速的耦合方程组，在电路模型内将电源的基本单元封装成子电路模块、弹丸受力运动模型转化为电路解耦模块，建立了针对24个基本单元组成的电源网络驱动串联型双轨增强电磁轨道炮的电路模型。将模拟结果与实验结果进行对比，电流模拟结果偏差2.6%，电枢出膛速度模拟结果偏差9.8%，模拟与实验结果基本一致，验证了模型方程和模拟方法的可靠性和合理性。
电磁发射 电路模拟 串联增强型轨道炮 电感梯度 electromagnetic launch circuit simulation series augmented railgun inductance gradients 强激光与粒子束
2014, 26(11): 115001
1 北京交通大学理学院, 北京 100044
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
通过分析量子级联激光器(QCL)中各量子阱的生热及阱间的热流输运情况,得到它的热输运方程, 以此为基础类比电路理论建立了等效电路模型,利用计算软件分别进行理论与电路模拟,得到了它的生热特性, 并对可能影响其生热特性的一些因素进行了分析。
激光技术 量子级联激光器 电路模拟 热回路 有源区设计 laser techniques quantum cascade laser circuit simulation heat flow design of active zone
