磁绝缘传输线阴极准直建模与仿真

大型脉冲功率装置的磁绝缘传输线(Magnetically Insulated Transmission Line, MITL)阴极长度可达十余米,在悬臂结构下由于重力引起的末端挠度变形将达数厘米。如果不进行准直,由此造成的阴阳极间隙误差可能引起较明显的电流损失。借鉴HermesⅢ装置基于倾斜垫片的直线度调节方案,设计了用于准直原理验证的Mini-MITL阴极。根据阴极圆筒尺寸参数、倾斜垫片设计参数以及倾斜垫片旋转角度,建立了阴极筒关键节点坐标的数值模型,得到竖直和水平方向的理论修正坐标。作为验证,在SolidWorks环境中建立坐标测量参考基准,得到的三维仿真坐标与数值建模坐标具有较好的一致性。基于SolidWorks Simulation对阴极的重力变形进行了仿真,根据仿真结果调整倾斜垫片的相对旋转角度,修正竖直方向挠度的同时兼顾水平方向直线度,在该策略下的竖直和水平方向准直误差均低于阈值。在离散调节策略的基础上进行了连续可调的改进优化,改进后的准直精度得到进一步提升。