時(shí)域有限差分法中三維永磁結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬算法研究.pdf

1、自20世紀(jì)70年代第一款粒子模擬軟件MAGIC研制以來，粒子模擬軟件日益成熟，數(shù)值模擬方法在研制真空電子設(shè)備方面發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，它為真空電子設(shè)備的驗(yàn)證和優(yōu)化，縮短研發(fā)周期，減少整管硬件實(shí)驗(yàn)和經(jīng)費(fèi)開銷，實(shí)現(xiàn)真空電子設(shè)備的“一次成功”奠定良好的基礎(chǔ)。許多真空電子設(shè)備是利用永磁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場(chǎng)，然而大多數(shù)的粒子模擬軟件是通過導(dǎo)入磁場(chǎng)數(shù)據(jù)來設(shè)置靜磁場(chǎng)的，其自身并沒有計(jì)算永磁結(jié)構(gòu)的模塊，這樣就加大了模擬計(jì)算難度。因此，在學(xué)校自主開發(fā)的全電磁粒

2、子模擬軟件CHIPIC中實(shí)現(xiàn)永磁結(jié)構(gòu)的計(jì)算模塊就有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　CHIPIC采用的是時(shí)域有限差分（FDTD）和粒子模擬（PIC）算法。論文首先研究了時(shí)域有限差分算法和永磁體的有限差分格式，討論了靜磁場(chǎng)在不同情況下的邊界條件以及將永磁差分格式與時(shí)域有限差分算法相結(jié)合，將這一理論運(yùn)用到CHIPIC軟件開發(fā)之中，添加了永磁結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊。然后通過模擬計(jì)算了幾種不同類型的永磁結(jié)構(gòu)，將CHIPIC模擬得到的結(jié)果與采用其它成熟軟件模