新型真空电子器件的快速粒子模拟研究

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 快速粒子模拟方法的发展与现状

1.3 本论文主要工作及创新

1.4 本论文组织结构

第二章 新型真空电子器件共形时域有限差分法研究

2.1 共形时域有限差分法

2.1.1 共形时域有限差分法基本原理

2.1.2 共形时域有限差分法稳定性条件

2.2 共形网格划分

2.2.1 三角面模型构建及OBBTree构造

2.2.2 基于OBBTree的快速求交算法

2.2.3 基于射线追踪法的网格生成方法

2.2.4 网格划分实例

2.3 本章小结

第三章 新型真空电子器件波导端口模拟方法研究

3.1 波导端口激励源

3.1.1 硬源

3.1.2 透明电流源

3.1.3 透明场源

3.1.4 P-N透明源

3.1.5 数值实验

3.2 波导端口模式求解

3.2.1 二维四分量共形频域有限差分法

3.2.2 二维二分量共形频域有限差分法

3.3 波导端口吸收边界

3.3.1 分裂场完美匹配层

3.3.2 单轴完美匹配层

3.3.3 卷积完美匹配层

3.3.4 数值实验

3.4 实例验证

3.4.1 盒型窗

3.4.2 同轴窗

3.5 本章小结

第四章 新型真空电子器件快速粒子模拟方法研究

4.1 快速粒子模拟方法流程

4.2.1 电磁场求解算法

4.2.2 电磁场GPU并行方案

4.3.1 粒子运动分步求解算法

4.3.2 粒子推动GPU并行方案

4.4.1 Zigzag电流密度分配方法

4.4.2 电流密度分配GPU并行方案

4.5 快速粒子模拟方法GPU加速测试

4.6 本章小结

第五章 新型真空电子器件的快速粒子模拟仿真

5.1 折叠波导行波管模拟

5.1.1 计算模型及参数

5.1.2 模拟结果及分析

5.1.3 计算效率测试

5.2 双排梳齿波导行波管模拟

5.2.1 计算模型

5.2.2 计算结果

5.3 扩展互作用速调管模拟

5.3.1 计算模型

5.3.2 计算结果

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致 谢

参考文献

攻读博士学位期间取得的成果