周前红
- 作品数：50 被引量：91H指数：6
- 供职机构：北京应用物理与计算数学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国工程物理研究院科学技术发展基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学电子电信天文地球金属学及工艺更多>>
- 电弧推力器流场的数值计算被引量：5
- 2010年
- 在流体计算软件fluent的微分方程中加入电磁项,可以计算电磁场作用下的流场。本文介绍了电弧推力器的理论模型,计算了电弧流场,并将计算结果和试验数据进行比较。分析了欧姆加热对提高工质气体比冲、降低推进剂消耗的作用,并根据流场温度分布,估计了电弧对电极的热烧蚀情况,提出了相应的解决方案。
- 王飞周前红郭少峰韩先伟
- 一种新型双层孔离子引出和加速系统
- 本发明提供一种新型双层孔离子引出和加速系统，该系统为圆柱状结构，包括阴极、第一阳极和第二阳极，整体系统沿圆柱中心轴为旋转对称结构，阴极与第一阳极之间通过第一绝缘介质隔离，第一阳极与第二阳极之间通过第二绝缘介质隔离；从系统...
- 杨温渊董烨周前红董志伟
- 文献传递
- 介质面刻槽抑制二次电子倍增蒙特卡罗模拟被引量：6
- 2013年
- 利用蒙特卡罗方法,针对介质表面刻槽抑制二次电子倍增的实验现象,进行了数值模拟研究。给出了二次电子倍增动力学方程、刻槽边界条件、二次电子初始能量与角度分布以及发射率分布关系;讨论了槽深、槽宽对二次电子倍增的抑制效果,以及同一刻槽结构对不同微波场强度和频率的二次电子倍增抑制能力;分析了双边二次电子倍增区域。数值研究结果表明:增加槽深、缩短槽宽可以抑制二次电子倍增;同一刻槽结构,更易于抑制高频场、场强较低或较高下的二次电子倍增;刻槽尺寸的选择还应避开双边二次电子倍增区间。将数值模拟结果与相关实验现象进行了对比,吻合得较好。
- 董烨董志伟杨温渊周前红周海京
- 关键词：高功率微波蒙特卡罗模拟
- 两种外磁场形式对介质面次级电子倍增的抑制被引量：4
- 2013年
- 利用自编1D3VPIC程序,数值研究了不同外加磁场方式对次级电子倍增抑制的物理过程,给出了次级电子数目、平均能量、密度、运动轨迹、渡越时间、介质表面静电场及沉积功率等物理量时空分布关系。模拟结果表明:不同方向外加磁场抑制次级电子倍增的机理有所不同。轴向外加磁场利用电子回旋运动干扰微波电场对电子加速过程,使其碰壁能量降低以达到抑制二次电子倍增的效果;横向外加磁场利用电子回旋漂移过程中,电子半个周期被推离介质表面(不发生次级电子倍增),半个周期被推回介质表面(降低电子碰撞能量)的作用机理,达到抑制二次电子倍增的效果。讨论了横向磁场在回旋共振下,电子回旋同步加速导致回旋半径增大,电子能量持续增加的特殊过程。两种外加磁场方式都可以通过增加磁场达到进一步抑制次级电子倍增的目的。轴向外加磁场加载容易,但对磁场要求较高;横向外加磁场需要磁场较低,但加载较为困难。
- 董烨董志伟周前红杨温渊周海京
- 关键词：高功率微波介质表面外加磁场
- 保护气对切割弧特性影响的模拟研究被引量：1
- 2011年
- 通过比较两种不同结构切割炬所产生的等离子体流场,发现保护气对等离子体的温度和速度分布影响很小.垂直保护气在切割炬喷口形成阻碍作用,造成切割炬内的压强有所升高,但是增加不大.两种结构保护气对切割弧的影响只是在炬喷口外的激波附近.加入保护气后激波的强度会减弱.相对于没有保护气的情况,保护气增加冷却作用,弧电压会略有升高.当改变保护气的成分时,发现弧柱区的氧气含量不受影响,所以保护气成分的改变不会影响到弧电压.计算发现轴线处氧气和周围气体的混合很少,在喷口下游10mm处,氧气的摩尔分数仍在90%以上.
- 周前红郭文康李辉
- 关键词：数值模拟
- THz波段亚波长半导体球形阵列光学特性的数值模拟
- 利用T-matrix方法对太赫兹波段亚波长半导体球形阵列进行了数值模拟并在数值模拟结果的基础上讨论了其光学特性。在太赫兹波段可以通过掺杂等手段调节半导体的表面等离子体特性。文中以半导体InSb为例并采用Drude模型，对...
- 刘阳周海京周前红董志伟
- 关键词：太赫兹波段光学特性数值模拟
- 高功率微波窗内外表面闪络击穿流体模拟研究被引量：3
- 2014年
- 建立理论模型,将电磁场时域有限差分方法与等离子体流体模型结合,编制一维电磁场与等离子流体耦合程序,数值研究了3 GHz高功率微波窗内外表面闪络击穿的不同物理过程.研究结果表明:外表面闪络击穿中,输出微波脉宽缩短(未完全截止),窗体前均方根场强呈驻波分布,波节与波腹位置不变,窗体外表面形成有一层高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体(扩散缓慢),入射波可部分透过该薄层等离子体,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;降低初始等离子体密度、厚度、入射波场强及缩短入射波脉宽等方式,可不同程度地改善输出脉宽缩短效应.内表面闪络击穿中,窗体前均方根场强亦出现驻波分布f但波节与波腹位置随时间变化),等离子体向波源方向运动;强释气下,输出脉宽缩短(未完全截止),形成多丝状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体区域(扩散缓慢),间距1/4微波波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、低场强下,脉宽缩短有所改善(但最终截止),形成多带状致密(约10^(18)·m^(-3)量级)略厚(mm-cm量级)等离子体区域(扩散较快),间距1/4波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、高场强下,脉宽缩短严重(很快截止),形成块状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)较厚(约cm量级)等离子体区域(扩散迅速),脉宽缩短主要源于等离子体反射效应.
- 董烨周前红杨温渊董志伟周海京
- 介质表面附近微波大气击穿的理论研究被引量：2
- 2015年
- 将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解,对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究.分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究.一维计算结果发现在ne=0,j=0两种边界条件下,虽然形成的等离子体密度分布相差较大,但二者得到的微波反射、吸收、透射波形彼此相差不大.初始电子数密度厚度为20 mm的条件下,得到界面附近的等离子体密度大于5 mm厚度的情况.二维计算结果发现,由于TE10模在波导中心位置处的微波电场最强,电子碰撞电离首先在中心位置处形成等离子体,当等离子体密度达到一定值(临界密度附近)时,波导中心介质表面处微波场强减小,等离子体区域沿着介质表面向两侧移动.TE10模在波导边缘处微波电场强度小于击穿阈值,因此等离子体区域不可能移动到波导边缘附近.
- 周前红董烨董志伟周海京
- 关键词：介质表面数值模拟
- 磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟被引量：1
- 2012年
- 针对气体碰撞电离过程,介绍了蒙特卡罗碰撞(MMC)的处理方法,利用MMC方法编写了气体碰撞电离模块,将其移植到3维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE之中,模拟了充有He气的磁绝缘线振荡器(MILO)。模拟结果表明:当He气密度较低时,电离的正离子由于较重无法自由移动,形成了正离子通道,可以有效中和电子束空间电荷场,有利于电子束传输和群聚,提高了束波互作用效率,微波输出功率得到了明显提高,起振时间也有所缩短;当进一步增加He气密度时,电离碰撞增强,电子和离子数目会雪崩式增长,电子束由于碰撞增强而导致能散度增大,其负效应已经远大于中和空间电荷场的正效应,反而不利于电子束的群聚和共振,从而导致输出微波功率降低乃至截断,起振时间缩短是由于其在非雪崩阶段的正效应积累所致,但是随着负效应的增强起振功率不能得以维持,二极管最终将闭合。另外,还模拟了MILO填充空气、水蒸气及二氧化碳等多原子、多组分气体的碰撞电离物理过程。模拟结果显示,同压强情况下,填充空气、水蒸气及二氧化碳的脉冲缩短现象要比填充He气等较低原子序数气体的情况严重得多。
- 董烨董志伟杨温渊陈军周前红孙会芳周海京
- 关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器脉冲缩短
- 介质窗横向电磁场分布下的次级电子倍增效应被引量：6
- 2013年
- 本文利用自编P3D3V PIC程序,数值研究了BJ32矩波导传输TE10模式高功率微波在介质窗内、外表面引发的次级电子倍增过程,给出了次级电子3维空间位置分布特征、介质窗表面法向静电场分布规律以及电子数密度分布特性.模拟结果表明:对于介质窗内侧,微波强场区域率先进入次级电子倍增过程;而对于介质窗外侧,则是微波弱场区域优先进入次级电子倍增过程.形成机理可以解释为:微波坡印廷矢量方向与介质窗外表面法向相同而与内表面法向相反,内侧漂移运动导致强场区域电子易于被推回表面,有利于次级电子倍增优先形成;外侧漂移运动导致强场区域电子易于被推离表面,不利于次级电子倍增形成.准3维模型相对1维模型:介质窗内侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间长、饱和次级电子数目少、平均电子能量高、入射微波功率低、沉积功率低;介质窗外侧次级电子倍增过程中,次级电子倍增进入饱和时间短、饱和次级电子数目少、平均电子能量低、入射微波功率低、沉积功率低.沉积功率与入射微波功率比值与微波模式、强度及介质窗内外侧表面关系不大,准3维和1维模型计算结果均在1%—2%左右水平.
- 董烨董志伟杨温渊周前红周海京
- 关键词：高功率微波
