Численное моделирование работы широкоапертурного ускорителя электронов с сетчатым плазменным эмиттером и выводом пучка в атмосферу
В.Т. Астрелин1,2, М.С. Воробьев3, А.Н. Козырев4, В.М. Свешников2,4
1Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
V.T.Astrelin@inp.nsk.su
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
Victor@lapasrv.sscc.ru
3Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, 634055, Россия
Vorobyovms@yandex.ru
4Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
Kozyrev_A@inbox.ru
Ключевые слова: ускоритель электронов, плазменный катод, сеточная (слоевая) стабилизация, численное моделирование, декомпозиция областей, квазиструктурированные сетки, electron gun, plasma cathode, grid/layer stabilization, numerical simulation, domain decomposition, quasi-structured grids
Страницы: 3-12
Аннотация
С использованием кода ЭРА-DD выполнено численное моделирование физических процессов, происходящих в электронно-оптической системе ускорителя "Дуэт". Расчеты проводились на адаптивных квазиструктурированных сетках. Предложена математическая модель поверхности эмиссионной плазмы, деформируемой при решении задачи. Согласно этой модели задача рассматривается в двумерном осесимметричном приближении и фронт входа электронов в расчетную область представляется в виде совокупности дуг окружностей, соединяемых перешейками. Для повышения точности расчетов разномасштабную протяженную область предложено разбить на две подобласти, а решение находить с помощью альтернирующего метода Шварца, поочередно решая самосогласованные задачи в подобластях. Пучки моделируются с помощью метода трубок тока, потенциал электрического поля рассчитывается методом конечных объемов. Проведено сравнение полученных характеристик пучка с данными эксперимента. Показано, что при рабочих значениях параметров пучка его потери на элементах ускорителя минимальны и могут быть обусловлены, прежде всего, неидеальностью юстировки отверстий в маске и опорной решетке, а также отклонениями электронных пучков из структур, локализованных на периферии эмиссионного электрода.
DOI: 10.15372/PMTF20190501 |
