本文關(guān)鍵詞：連續(xù)波回旋管的熱特性研究　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：回旋管因能在毫米波及亞毫米波波段內(nèi)有效且穩(wěn)定地工作,并可以產(chǎn)生高功率、寬帶寬和高效率的毫米波源,使其在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、受控?zé)岷司圩儭⑽⒉ㄎ淦骱歪t(yī)療設(shè)備等方面有著重要的應(yīng)用前景。但隨著回旋管所產(chǎn)生的連續(xù)波功率和脈沖峰值功率的增加,對(duì)回旋管散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的困難程度也會(huì)變得更加困難。這是因?yàn)榛匦茏陨淼牟牧暇哂薪橘|(zhì)損耗,在正常工作時(shí)會(huì)損耗一部分功率,產(chǎn)生一定的熱量。如果沒(méi)有及時(shí)地對(duì)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行有效的處理,就有可能會(huì)導(dǎo)致回旋管中某些脆弱的部件發(fā)生破裂現(xiàn)象。因此,研究回旋管各個(gè)部件的散熱機(jī)理,對(duì)提高回旋管的工作性能、壽命已變得十分重要。本論文利用ANSYS軟件對(duì)回旋管輸出窗和收集極的散熱問(wèn)題及熱形變進(jìn)行詳細(xì)的研究,分析了輸出窗和收集極在不同情況下的散熱效果,以及熱應(yīng)力對(duì)它們的工作性能及結(jié)構(gòu)的影響。本論文的主要工作有:1.簡(jiǎn)述傳熱學(xué)的基本理論與ANSYS軟件對(duì)傳熱學(xué)的相關(guān)理論作了簡(jiǎn)要的說(shuō)明,并分析了不同情況下對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式;簡(jiǎn)要介紹了ANSYS的兩個(gè)基本功能:熱分析和熱應(yīng)力分析。2.對(duì)回旋管輸出窗的熱特性分析輸出窗是連續(xù)波回旋管的關(guān)鍵部件之一,起著將大氣與回旋管內(nèi)部的真空隔開(kāi)、傳輸能量的作用,它的好壞直接影響到回旋管的性能和壽命。本文對(duì)回旋管輸出窗的熱特性進(jìn)行研究,首先分析了輸出窗的設(shè)計(jì)要求,對(duì)比不同材料的性能,選擇氧化鈹陶瓷作為窗片材料;然后在理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)計(jì)算了窗片的功率損耗和對(duì)流換熱系數(shù)的大小;最后利用ANSYS軟件進(jìn)行熱特性分析,分析結(jié)果表明氧化鈹陶瓷適合作為連續(xù)波回旋管的輸出窗片。3.對(duì)回旋管收集極的熱特性分析在回旋管正常工作時(shí),收集極因受到電子的直接轟擊而產(chǎn)生大量的熱量,導(dǎo)致收集極上的溫度可達(dá)到幾百攝氏度,從而影響了回旋管的密封性能和管內(nèi)的真空度。本文利用ANSYS軟件對(duì)收集極進(jìn)行了熱特性分析,針對(duì)性地優(yōu)化了收集極散熱結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。分析結(jié)果表明,收集極的散熱槽數(shù)、槽寬、槽深和壁厚都對(duì)溫度分布有著不同程度的影響。經(jīng)過(guò)綜合比較,設(shè)計(jì)了一個(gè)理想的散熱系統(tǒng)。本文研究的內(nèi)容和結(jié)果可以為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)指導(dǎo)。
[Abstract]:Because the gyrotron can sweep efficiently and stably work in sub millimeter wave in mm, and can produce high power, wide bandwidth and high efficiency millimeter wave source, which in communication, radar, electronic warfare, controlled thermonuclear fusion, have important application prospect of microwave weapons and medical equipment and so on. But with the continuous increase wave power gyrotron generated and the pulse peak power, the degree of difficulty of the gyrotron cooling system design will become more difficult. This is because the gyrotron materials with dielectric loss, loss of power in a part of normal work, have a certain amount of heat. If not timely to produce heat effective treatment, it may lead to some gyrotron fragile components rupture phenomenon. Therefore, study on the mechanism of heat dissipation of gyrotron components, to improve the working life of the gyrotron can. It is very important. This paper uses ANSYS software to conduct a detailed study of the gyrotron output window and heat collector and heat deformation, analysis of the output window and the collector in the cooling effect under different conditions, and the thermal stress affect the performance and structure of them. The main work of this paper is the related theory of basic theory and ANSYS software 1. the heat transfer of heat transfer are described, and the analysis of the experimental correlations under different conditions of convective heat transfer; briefly introduces two basic functions: ANSYS thermal capacity analysis of.2. on gyrotron output window of the output window is one of the key parts of continuous wave gyrotron should be thermal analysis and plays, and the atmosphere will be separated from the internal vacuum gyrotron, energy transfer effect, which directly affects the performance and life of the gyrotron. This paper on gyrotron output window To study the thermal characteristics, firstly analyzes the design requirements of the output window, comparing the performance of different materials, selection of beryllia ceramics as the window materials; then we derive the heat transfer coefficient and power loss of the convection window to calculate size on the basis of the theory; finally, thermal analysis using ANSYS software, analysis results show that the beryllium oxide as for ceramic output window.3. CW gyrotron on gyrotron collect thermal analysis of pipe work in a cyclotron, collector for direct bombardment by electrons and produce large amounts of heat, resulting in collecting on the temperature can reach hundreds of degrees Celsius, thus affecting the sealing performance and gyrotron the vacuum tube collector. In this paper, the thermal characteristic analysis using ANSYS software to optimize the structure parameters of collector cooling. The analysis results show that the powder collector The number of heat troughs, the width of grooves, the depth of the grooves and the thickness of the wall all have different degrees of influence on the temperature distribution. After the comparison, an ideal cooling system is designed. The research contents and results in this paper can provide a reliable design guide for the actual engineering design.

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN12

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本文編號(hào)：1375268