Численное моделирование работы широкоапертурного ускорителя электронов с сетчатымплазменным эмиттером и выводом пучка в атмосферу

摘要

C 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.