相對論速調(diào)管收集極的散熱技術(shù)研究.pdf

1、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，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)

2、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

3、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