Preview

Чебышевский сборник

Расширенный поиск

Компьютерное моделирование возбуждения электромагнитных колебаний открытого плазменного резонатора

https://doi.org/10.22405/2226-8383-2021-22-2-402-416

Полный текст:

Аннотация

При расчете СВЧ-усилителей и генераторов, основанных на излучении сильноточных релятивистских электронных пучков в ограниченной плазме, приходится сталкиваться с
рядом трудностей, одна из которых состоит в правильной постановке условий излучения. Поскольку универсального алгоритма, позволяющего преодолеть эти трудности не
существует, приходится использовать различные упрощающие предположения и соответствующие им модели. Например, при расчетах плазменных генераторов обычно предполагалось, что ширина спектра генерируемых колебаний невелика, а центральная частота
соответствует частоте точного черенковского резонанса. Однако данные предположения оправдались только для пучков с токами меньшими предельного вакуумного тока. Именно для таких пучков, используя метод медленно-меняющиеся амплитуд и вводя постоянный коэффициент отражения плазменной волны от излучающего рупора, удалось создать нестационарную теорию плазменного СВЧ–генератора. Однако возможность применения такого подхода сильно ограничена, т. к. в нем не используется строгая форма условий излучения. Обусловлено это тем, что известные граничные условия излучения разрабатывались для описания лишь установившихся колебательных процессов. В настоящее время существуют различные варианты обобщения данных граничных условий на нестационарный случай, но все они не лишены тех или иных недостатков. Одним из наиболее удачных вариантов граничных условий излучения для полной нестационарной системы Максвелла — Власова является, с нашей точки зрения, нестационарный аналог парциальных условий
излучения. Однако практическая реализация этих условий также сталкивается с серьёзными математическими трудностями. Вопрос о возможности и эффективности применения данных условий излучения применительно к конкретной электродинамической системе и рассматривается в настоящей работе.

Об авторах

Юрий Владимирович Бобылев
Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого
Россия

доктор физико-математических наук



Татьяна Геннадьевна Мещерякова
Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого
Россия


Владимир Алексеевич Панин
Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого
Россия

доктор физико-математических наук



Список литературы

1. Bohm D. and Gross E. P., Theory of Plasma Oscillations // Physical Review, 1949, Vol. 75, No. 12, pp. 1851-1864

2. Dunaevsky A., Krasik Ya. E., Krokhmal A., et. al. Emission properties of metal-ceramic, velvet, and carbon fiber cathodes // Proc. of 13th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS

3. , Nagaoka, Japan, June 25-30, 2000, p.516-519.

4. Dunaevsky A., Krasik Ya. E., Krokhmal A., and Felsteiner J. Ferroelectric plasma cathodes // Proc. of 13th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000), Nagaoka, Japan, June

5. -30, 2000, p. 528-531.

6. Fisher A., Garate E. Long pulse electron beams produced from carbon fiber cathodes // Proc. 12th Int. Conf. on High-Power Particle Beams(BEAMS’98) Haifa, Israel, June 7-12,1998, p.133- 136.

7. Clark M.C., Marder B.M. and Bacon L.D. Magnetically insulated transmission line oscilla-tor // Appl. Phys. Lett, 1988, Vol. 52, pp. 78-80.

8. Ashby D. E. T. F., Eastwood J. W., Allen I. et al. Comparison between experiment and computer modeling for simple MILO configurations // IEEE Trans. Plasma Sci, 1995, Vol.

9. , No 6, pp.959-969.

10. Eastwood J. W., Hawkins K. C., and Hook M. P. The tapered MILO // IEEE Trans Plasma Sci, 1998, Vol. 26, No 3, pp.698-712.

11. Кузелев М.В., Рухадзе А.А., Стрелков П.С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника - Изд. 2-е, доп. - Москва: URSS, cop. 2018. - 622 с.

12. Strelkov P. S. Experimental plasma relativistic microwave electronics // Physics - Uspekhi, 2019, Vol.62, No 5, pp.465–486.

13. Свешников А.Г., Могилевский И.Е. Избранные математические задачи теории дифракции

14. М.: физический факультет МГУ, 2012. – 239с.

15. Коняев Д.А., Делицын А.Л. Математическое моделирование дифракции акустических и электромагнитных полей на сложных рассеивателях методом конечных элементов // Журнал радиоэлектроники (электронный), 2014, N 4.http://jre.cplire.ru/jre/apr14/3/text.html

16. Майков А.Р., Свешников А.Г., Якунин С.А. Математическое моделирование плазменного

17. генератора сверхвысокочастотного излучения. // ЖВМ и МФ, 1985, Т.25, № 6, С.883-894

18. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М.: Наука, 1977, 636с.

19. Кузелев М.В., Майков А.Р., Поезд А.Д., Рухадзе А.А., Свешников А.Г., Якунин С.Я. Метод крупных частиц в электродинамике пучковой плазмы. // ДАН СССР, 1988, Т. 300, № 5, С.1112-1115.

20. Bobylev Yu.V., Kuzelev M.V., Rukhadze A.A., Sveshnikov A.G. Nonsteady partial boundary conditions on radiation in the problems of relativistic high – current plasma microwave

21. electronics. // Plasma Physics Reports. 1999. Vol.25. No 7. pp. 561-566.

22. Холодова С.Е., Перегудин С.И. Специальные функции в задачах математической физики. – СПб: НИУ ИТМО, 2012, 72 с.

23. Пантелеев А.В., Якимова А.С. Теория функций комплексного переменного и операционное исчисление в примерах и задачах. Издательство Лань, 2015, 447с


Для цитирования:


Бобылев Ю.В., Мещерякова Т.Г., Панин В.А. Компьютерное моделирование возбуждения электромагнитных колебаний открытого плазменного резонатора. Чебышевский сборник. 2021;22(2):402-416. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2021-22-2-402-416

For citation:


Bobylev Yu.V., Meshcheryakova T.G., Panin V.A. Computer simulation of the stimulation of electromagnetic vibrations of an open plasma resonator. Chebyshevskii Sbornik. 2021;22(2):402-416. (In Russ.) https://doi.org/10.22405/2226-8383-2021-22-2-402-416

Просмотров: 77


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-8383 (Print)