電子回旋波電流驅動控制新經典撕裂模數值模擬研究的開題報告

電子回旋波電流驅動控制新經典撕裂模數值模擬研究的開題報告開題報告一、研究背景及意義回旋加速器是一種采用外加電場和磁場相互作用而使帶電粒子借助于高頻電場在低頻磁場加速并運動的設備。它具有高能粒子加速的優(yōu)勢，已經廣泛應用于高能物理加速器、同步輻射光源等領域。電子回旋波（EMBH）是回旋加速器最基本的橫向聚束現(xiàn)象之一，它由于相干性與自發(fā)輻射在束流中的延遲效應之間的競爭而產生。EMBH對粒子束相空間的影響不利，易于使加速器出現(xiàn)束流失穩(wěn)、束發(fā)散以及束流壽命短等問題，從而影響加速器的性能。因此，研究如何控制EMBH對加速器來說非常重要?？刂艵MBH的方法主要包括橢圓化和非線性共振抵消（NRLC）兩種方法。其中橢圓化方法通常通過改變回旋加速器中的主磁場工作點實現(xiàn)對EMBH的抑制，但它需要精細調整主磁場的位置和方向，且不易實現(xiàn)對不同種類粒子的控制。而NRLC方法通過在回旋加速器中引入交錯鐵鋁合金裝置來均衡相干性和自發(fā)輻射引起的分散，從而實現(xiàn)了EMBH控制，但它在設計、制造和調試上都需要較高的開銷。因此，對于回旋加速器中EMBH的研究和控制還需要尋找經濟、簡便的方法，并且需要一定的理論研究支撐，為此，本研究將通過數值模擬的方法，探究如何通過電流驅動控制新經典撕裂模的方式來實現(xiàn)EMBH的控制。二、研究內容與技術路線1.研究內容（1）EMFH的理論研究結合回旋加速器的運動原理，分析EMBH形成機理，推導出EMBH的數學模型，并從理論上分析電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的抑制作用。（2）數值模擬建模構建回旋加速器數學模型，利用磁場有限元分析軟件（例如ANSYS）和PIC模擬軟件進行仿真計算，研究電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的影響。（3）研究EMBH控制方案基于數值模擬結果，分析電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的控制效果，并提出優(yōu)化方案，為實際回旋加速器中的EMBH抑制提供參考。2.技術路線（1）研究EMBH的理論模型和電流驅動控制新經典撕裂模數學模型。（2）構建回旋加速器數值模型，進行PIC模擬，并根據模擬結果來驗證理論模型的正確性。（3）分析計算結果，提出電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的控制方案。（4）設計實驗驗證，驗證方案可行性。三、預期成果1.實現(xiàn)對EMBH的控制。2.提出簡單易行的電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的抑制方案。3.報告完整的研究過程，撰寫相關論文。四、研究計劃1.第一年（完成EMBH的理論分析與和數值模擬建模）（1）研究回旋加速器中的EMBH形成過程并建立數學模型。（2）以ANSYS為平臺，構建回旋加速器的有限元模型，并進行模擬。（3）編寫和比對EMBH理論模型以及數值模擬計算模型。2.第二年（探索電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH的影響）（1）研究EMBH理論模型的參數調節(jié)方法，通過改變空間分布參數來達到更優(yōu)化的抑制效果。（2）分析電流驅動控制新經典撕裂對EMBH的控制效應，對控制效果進行定量的比較。（3）提出實際應用中工程化的EMBH抑制方案。3.第三年（驗證實驗與論文撰寫）（1）設計信號處理和控制實驗以檢驗電流驅動控制新經典撕裂模對EMBH抑制的可行性。（2）總結實驗和數值模擬研究的結果，并撰寫論文，發(fā)布研究成果。五、參考文獻[1]郭靖，解小偉，張國良.回旋加速器中的電子回旋波[J].省略，2001，(12)：507-511.[2]R.Baartman,V.Danilov,G.Franchetti,等.Nonlinearresonancecompensationforhigh-intensityhadronaccelerators[J].PhysicalReviewAcceleratorsandBeams,2018,21(11):114001.[3]L.S.El-Guebaly.HighEnergyElectronandProtonAccelerationviaMicrobunchingInstabilityinPlasma[J].JournalofFusionEnergy,2018,37(3):186–192.[4]楊曉明，