本文關(guān)鍵詞：相對論速調(diào)管收集極的散熱技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著強流相對論速調(diào)管不斷向高功率發(fā)展,工程中對器件散熱性能的需求也越來越強烈。與之相對,目前高功率微波器件效率普遍較低,強流電子束在與高頻電磁場相互作用后仍然具有較高的動能[1],用于收集電子束流的速調(diào)管收集極將沉積大量熱能,其散熱性能的提高成為必然的需求。因此,需要對收集極的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行比較精確的熱分析和優(yōu)化。本論文針對一種相對論速調(diào)管收集極,首先采用理論分析的方式,估算了器件工作于穩(wěn)態(tài)時的熱分布;其次以計算機模擬仿真,分別用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)方法計算了在不同散熱方式條件下收集極散熱性能的差異;最后,給出了收集極冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案,并通過對比不同方案的散熱效果,分析了新結(jié)構(gòu)的散熱優(yōu)勢。本文主要工作包括:1.利用計算流體力學(xué)和傳熱學(xué)經(jīng)典理論分析了收集極中的熱環(huán)境,初步估算了收集極穩(wěn)態(tài)工作時的內(nèi)部最高溫度。2.使用穩(wěn)態(tài)熱分析方法,計算了一種通水冷卻收集極的內(nèi)部溫度分布,分析了不同水流速度對收集極溫度的影響。3.使用瞬態(tài)熱分析的方法,針對一種速調(diào)管收集極,先計算了水流管道內(nèi)流體流動狀況,然后計算了重復(fù)頻率工作過程中,收集極各部分溫度歷史曲線及溫度分布,分析了冷卻系統(tǒng)工作時的溫升情況。4.針對高功率速調(diào)管收集極最常用的兩種散熱方式,即自然散熱以及水冷散熱,通過對比工作周期內(nèi)收集極內(nèi)部溫升情況,分析了兩種散熱方式性能的差別,驗證了水冷方式的散熱效果。5.對收集極冷卻系統(tǒng)提出了兩種優(yōu)化設(shè)計方案,計算了水流管道內(nèi)流速場、收集極內(nèi)部溫度分布以及水溫變化情況,分析了優(yōu)化后收集極散熱性能的變化。通過對收集極冷卻系統(tǒng)的熱分析以及優(yōu)化設(shè)計,為高功率速調(diào)管收集極的設(shè)計提供了一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：相對論速調(diào)管放大器 重復(fù)頻率 收集極 瞬態(tài)熱分析 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN122
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 相對論速調(diào)管發(fā)展概述10-12
• 1.2 課題研究意義12
• 1.3 收集極熱分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點14-16
• 1.4.1 論文的主要內(nèi)容14-15
• 1.4.2 論文的主要創(chuàng)新點15-16
• 第二章 熱分析基礎(chǔ)理論16-26
• 2.1 熱分析經(jīng)典理論16-22
• 2.1.1 熱能傳遞的三種基本方式16-18
• 2.1.2 傳熱過程與傳熱系數(shù)18-20
• 2.1.3 導(dǎo)熱微分方程20-21
• 2.1.4 定解條件21-22
• 2.2 有限體積法22-23
• 2.3 FLUENT簡介23-26
• 第三章 速調(diào)管收集極穩(wěn)態(tài)熱分析26-38
• 3.1 相對論速調(diào)管收集極的熱機理26-27
• 3.2 散熱計算的經(jīng)驗公式27-29
• 3.3 收集極管壁溫度估算29-30
• 3.4 收集極穩(wěn)態(tài)熱分析30-37
• 3.4.1 收集極內(nèi)熱傳遞機制分析31
• 3.4.2 收集極的結(jié)構(gòu)與材料選擇31
• 3.4.3 三維模型與網(wǎng)格劃分31-32
• 3.4.4 湍流模型與水流邊界條件32-34
• 3.4.5 模擬計算與分析34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 速調(diào)管收集極瞬態(tài)熱分析38-45
• 4.1 自然散熱冷卻的收集極熱分析38-41
• 4.1.1 分析類型的確定38
• 4.1.2 熱載荷與邊界條件38-39
• 4.1.3 模擬計算分析39-41
• 4.2 通水冷卻的收集極熱分析41-43
• 4.2.1 熱載荷與邊界條件41
• 4.2.2 模擬計算分析41-43
• 4.3 不同散熱方式的計算結(jié)果比較43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第五章 收集極冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化熱分析45-54
• 5.1 收集極管道水流場分析45-46
• 5.2 翅片結(jié)構(gòu)水冷系統(tǒng)的熱分析46-48
• 5.3 截斷結(jié)構(gòu)水冷系統(tǒng)的熱分析48-51
• 5.4 冷卻系統(tǒng)的比較分析51-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 第六章 全文總結(jié)及后續(xù)工作展望54-56
• 6.1 全文總結(jié)54-55
• 6.2 后續(xù)工作展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60

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