聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型

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聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型

薛创, 丁宁, 肖德龙, 张扬, 孙顺凯, 宁成, 束小建

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薛创, 丁宁, 肖德龙, 等. 聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

引用本文:

薛创, 丁宁, 肖德龙, 等. 聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

Xue Chuang, Ding Ning, Xiao Delong, et al. Lumped circuit model for the PTS driving Z pinch load implosion[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

Citation:

Xue Chuang, Ding Ning, Xiao Delong, et al. Lumped circuit model for the PTS driving Z pinch load implosion[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型

doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

薛创^1,2, ,,
丁宁¹,
肖德龙¹,
张扬¹,
孙顺凯¹,
宁成¹,
束小建¹

1.
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 1 00088;
2.
中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088

通讯作者:
薛创

Lumped circuit model for the PTS driving Z pinch load implosion

1.
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics,Beijing 100088,China;
2.
Graduate School of China Academy of Engineering Physics,Beijing 100088,China

摘要: 为方便描述聚龙一号装置与Z箍缩负载的电磁耦合过程，基于大量电参数实验数据和全电路模拟分析，建立了一个简化的集总电路模型，获得了等效电压波形和等效电阻、电感等集总参量。采用水介质三板输出线出口位置的开路电压作为等效电压，进一步拟合为正弦平方函数，峰值为3.3 MV（当前驱动器充压为65 kV），零到峰值的时间长度为102.5ns。采用简化的流阻抗模型描述磁绝缘传输线内部空间电子流的电流损失效应。将电路程序与零维负载动力学程序耦合模拟，得到了与实验结果符合的负载电流波形，尤其电流波形的前沿和峰值符合较好，分析了电磁能转化为负载动能的过程。
- 聚龙一号 /
- Z箍缩 /
- 电路模拟 /
- 集总参量
Abstract: To study conveniently the electromagretic coupling of Primary Test Stand (PTS) with Z pinch load, based on experimental electrical data analysis and full circuit simulations, a simple lumped circuit model (LCM-PTS) was established and the lumped parameters were discussed in detail. The equivalent voltage was obtained by constructing the open circuit voltage at the tri-plate output water transmission line, which could be fitted by a function of 3.3sin2(t/205). The space electrons current loss in the magnetically insulated transmission line was simplified by flow impedance model. Simulations were carried out by coupling the LCM-PTS model with a 0-dimensional dynamic model of Z pinch loads, and the load currents agreed well with the experimental results.
- PTS /
- Z pinch /
- circuit simulation /
- lumped parameters

[1]	毛重阳, 薛创, 肖德龙, 丁宁. “聚龙一号”4层绝缘堆和真空区电路模拟方法 . 强激光与粒子束, 2020, 32(2): 025004-1-025004-5. doi: 10.11884/HPLPB202032.190330
[2]	王贵林, 张朝辉, 孙奇志, 杨雯捷, 计策, 丰树平. 聚龙一号装置的强电磁干扰对PDV的影响研究 . 强激光与粒子束, 2019, 31(10): 103217-. doi: 10.11884/HPLPB201931.190186
[3]	毛重阳, 薛创, 肖德龙, 王小光, 王冠琼, 丁宁. 聚龙一号主开关导通时刻对负载电流的影响 . 强激光与粒子束, 2019, 31(01): 015001-. doi: 10.11884/HPLPB201931.180256
[4]	郭帆, 王贵林, 邹文康, 陈林, 谢卫平. 聚龙一号装置磁驱动加载实验的全电路模拟 . 强激光与粒子束, 2018, 30(12): 125001-. doi: 10.11884/HPLPB201830.180239
[5]	张思群, 王昆仑, 李晶, 杨亮, 黄显宾. 聚龙一号丝阵负载Z箍缩硬X射线能谱测量 . 强激光与粒子束, 2018, 30(10): 105004-. doi: 10.11884/HPLPB201830.180183
[6]	计策, 丰树平, 夏明鹤, 傅贞, 李勇, 姚斌, 王玉娟. “聚龙一号”装置同步性实验研究 . 强激光与粒子束, 2016, 28(01): 015021-. doi: 10.11884/HPLPB201628.015021
[7]	阳庆国, 黄显宾, 刘冬兵, 母健, 但加坤, 丰树平, 谢旭东, 邓武, 叶雁, 谭伯仲, 卫兵, 张思群, 任晓东, 欧阳凯, 李勇, 任济, 丁渝, 田青, 王礼权, 李恪宇, 敬域堃, 汪凌芳, 余冰, 王勐, 彭其先, 李泽仁. 聚龙一号装置上首次铝套筒Z箍缩X射线背光照相实验 . 强激光与粒子束, 2016, 28(04): 040101-. doi: 10.11884/HPLPB201628.120101
[8]	黄显宾, 任晓东, 但加坤, 王昆仑, 周少彤, 徐强, 张思群, 李晶, 蔡红春, 欧阳凯, 卫兵, 计策, 丰树平, 王勐, 谢卫平, 邓建军, 周秀文, 杨毅. 基于聚龙一号的钨丝阵Z箍缩内爆辐射特性 . 强激光与粒子束, 2016, 28(02): 025006-. doi: 10.11884/HPLPB201628.025006
[9]	薛创, 丁宁, 张扬, 肖德龙, 孙顺凯, 宁成, 束小建, . 聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟 . 强激光与粒子束, 2016, 28(01): 015014-. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014
[10]	周少彤, 徐强, 黄显宾, 欧阳凯, 杨亮, 韩文辉. “聚龙一号”装置不同光子能段X射线积分成像系统研制 . 强激光与粒子束, 2015, 27(11): 112004-. doi: 10.11884/HPLPB201527.112004
[11]	段书超, 章征伟, 李晶, 但加坤, 周少彤, 张思群, 蔡红春, 任晓东, 黄显宾. Z箍缩丝阵动态烧蚀的二维数值模拟 . 强激光与粒子束, 2014, 26(04): 045050-. doi: 10.11884/HPLPB201426.045050
[12]	王亮平, 李沫, 张金海, 张信军, 郭宁, 张少国. “强光一号”单排平面型铝丝阵Z箍缩实验研究 . 强激光与粒子束, 2014, 26(05): 055003-. doi: 10.11884/HPLPB201426.055003
[13]	贾清刚, 张天奎, 张凤娜, 胡华四. Z箍缩中子编码诊断系统模拟平台搭建 . 强激光与粒子束, 2013, 25(01): 177-181. doi: 10.3788/HPLPB20132501.0177
[14]	李晶, 杨礼兵, 黄显宾, 谢卫平, 段书超. Z箍缩丝阵烧蚀的简单模型数值模拟 . 强激光与粒子束, 2012, 24(01): 84-88.
[15]	张蕊, 黄昆, 邹晓兵, 王新新. 基于等阻抗差分段法的变阻抗线电路模拟 . 强激光与粒子束, 2012, 24(05): 1221-1224. doi: 10.3788/HPLPB20122405.1221
[16]	曾正中. PW级Ｚ箍缩驱动源指数传输线的电路模拟 . 强激光与粒子束, 2011, 23(07): 0- .
[17]	丁宁, 邬吉明, 杨震华, 符尚武, 宁成, 刘全, 束小建, 张扬, 戴自换. Z箍缩内爆的MARED程序1维模拟分析 . 强激光与粒子束, 2008, 20(02): 0- .
[18]	邱爱慈, 蒯斌, 王亮平, 吴刚, 丛培天. 强光一号Z箍缩实验研究 . 强激光与粒子束, 2008, 20(11): 0- .
[19]	王亮平, 邱爱慈, 蒯斌, 丛培天, 梁天学, 张众, 贾伟, 郭宁. “强光一号”加速器Z箍缩丝阵负载的零维模拟 . 强激光与粒子束, 2004, 16(02): 0- .
[20]	谢卫平, 王文斗, 邓建军, 应纯同, 丁伯南. 快Z箍缩物理过程的PSPICE电路模拟方法分析 . 强激光与粒子束, 2003, 15(01): 0- .

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聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型

doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 1 00088;

2. 中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088

通讯作者: 薛创

收稿日期: 2016-05-13
修回日期: 2016-07-11
刊出日期: 2016-12-15

关键词:

摘要: 为方便描述聚龙一号装置与Z箍缩负载的电磁耦合过程，基于大量电参数实验数据和全电路模拟分析，建立了一个简化的集总电路模型，获得了等效电压波形和等效电阻、电感等集总参量。采用水介质三板输出线出口位置的开路电压作为等效电压，进一步拟合为正弦平方函数，峰值为3.3 MV（当前驱动器充压为65 kV），零到峰值的时间长度为102.5ns。采用简化的流阻抗模型描述磁绝缘传输线内部空间电子流的电流损失效应。将电路程序与零维负载动力学程序耦合模拟，得到了与实验结果符合的负载电流波形，尤其电流波形的前沿和峰值符合较好，分析了电磁能转化为负载动能的过程。

English Abstract

薛创, 丁宁, 肖德龙, 等. 聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

引用本文:

薛创, 丁宁, 肖德龙, 等. 聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

Xue Chuang, Ding Ning, Xiao Delong, et al. Lumped circuit model for the PTS driving Z pinch load implosion[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

Citation:

Xue Chuang, Ding Ning, Xiao Delong, et al. Lumped circuit model for the PTS driving Z pinch load implosion[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 125004. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138

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