辐射分析---电子枪预排

这是 ANSYS 工程实战 第 13 篇文章

问题描述：

电子枪在不同的预排温度下为保证阴极正常充分发射，阴极电流变化情况；不同预排温度下，同样电流下，阴极温度变化情况；行波管在不同的环境温度下工作，电子枪阴极温度变化。

• 预排：电子枪预排时，预排温度不同，阴极温度如何变化，或需要加载如何的电流保证在预排温度变化时，仍然保证阴极正常工作温度，它们之间如何关联。

• 整管正常工作：环境温度不变时，底板温度变化时，电子枪阴极温度如何变化。

1. 仿真模型及前期设置

有限元模型为带电子枪端盖的电子枪 模型，包括阴极，阴极支撑件，大枪壳，输出端盖等。

‍辐射设置：设置阴极，聚焦极，阳极，支撑件之间的辐射。

网格收敛：为保证计算一致性，需进行网格收敛。

边界条件：分别设置环境温度-55℃～550℃。底板温度-55℃～85℃

2. 仿真结果分析

2.1 环境温度不变，阴极温度与底板温度变化的关系

行波管温度循环试验的最大温度变化为-55℃～85℃，分析底板温度由-55℃～85℃变化时，阴极温度情况。仿真结果如图。‍

从图表中可，在整个温度循环过程中，阴极温度的最大温度变化量11.4℃，在阴极正常发射范围内。（后续需进行电流差异计算）

2.2  电子枪预排时，阴极温度随环境温度变化情况

电子枪在预排时环境温度变化为25℃～550℃，在仿真分析时，适当放大分析温度范围，分析环境温度为25℃～550℃时，阴极温度情况。保持阴极正常发射温度，电流变化情况，仿真结果如图。‍

从图表中可，在整个预排环境温度25℃～550℃过程中，如果阴极电流不变，随着环境温度的升高，阴极温度最大变化84℃，电子枪表面最高温度变化303.8℃，最高温度568.8℃。（后续需进行电流差异计算）