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脉冲功率驱动器与Z箍缩负载耦合的全电路数值模拟

薛创 丁宁 孙顺凯 肖德龙 张扬 黄俊 宁成 束小建

脉冲功率驱动器与Z箍缩负载耦合的全电路数值模拟

薛创, 丁宁, 孙顺凯, 肖德龙, 张扬, 黄俊, 宁成, 束小建
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  • 为了研究电磁能量从脉冲功率驱动器到Z箍缩负载的传输与转化过程,采用电路模型描述驱动器关键部件的充放电过程,采用辐射磁流体模型描述负载的动力学过程并获取动态电感和动态电阻参数,建立了驱动器与负载耦合的全电路数值模拟程序. 将该程序应用于“强光一号”装置,研究表明,模拟获得的驱动器电压波形、负载电流波形与实验结果符合较好,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. 在典型的钨丝阵Z箍缩辐射源物理实验条件下,当初级储能电容器充电35 kV 时,中储电容处的电磁功率(峰值)为0.23 TW,上升时间(10%–90%)为550 ns,形成线处的电磁功率为0.80 TW,上升时间为160 ns,水介质传输线末端的电磁功率为1.46 TW,上升时间为45 ns. 负载电流为1.5 MA,产生的X射线辐射功率为0.58 TW.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10975022,11275030,11105017,11135007,11305011)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-28
  • 修回日期:  2014-01-29
  • 刊出日期:  2014-06-05

脉冲功率驱动器与Z箍缩负载耦合的全电路数值模拟

  • 1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10975022,11275030,11105017,11135007,11305011)资助的课题.

摘要: 为了研究电磁能量从脉冲功率驱动器到Z箍缩负载的传输与转化过程,采用电路模型描述驱动器关键部件的充放电过程,采用辐射磁流体模型描述负载的动力学过程并获取动态电感和动态电阻参数,建立了驱动器与负载耦合的全电路数值模拟程序. 将该程序应用于“强光一号”装置,研究表明,模拟获得的驱动器电压波形、负载电流波形与实验结果符合较好,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. 在典型的钨丝阵Z箍缩辐射源物理实验条件下,当初级储能电容器充电35 kV 时,中储电容处的电磁功率(峰值)为0.23 TW,上升时间(10%–90%)为550 ns,形成线处的电磁功率为0.80 TW,上升时间为160 ns,水介质传输线末端的电磁功率为1.46 TW,上升时间为45 ns. 负载电流为1.5 MA,产生的X射线辐射功率为0.58 TW.

English Abstract

参考文献 (27)

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