在气体放电物理的基础上,对SF6和N2采用双光子电离模型,对碳氢化合物的光电离采用3能级模型,并考虑了混合气体的热电离和激光对气体的欧姆加热作用,建立了激光触发SF6-N2混合气体开关的数值模型,模拟了激光触发SF6-N2混合气体多级间隙开关实验.激光触发延迟时间的计算值与实验结果符合较好.理论计算表明:激光触发SF6-N2混合气体间隙开关的延迟时间随SF6含量的增加呈上升趋势,而随激光脉冲能量、充气压力等的上升呈下降趋势.

建立了激光触发SF6气体间隙开关的0维数值模型,数值计算结果与国内外实验进行了比较,计算的延迟时间与实验结果符合较好.在充气压力一定时,延迟时间随激光能量、工作电压比的增加而减小,并且延迟时间-工作电压比的曲线斜率也是随激光能量和工作电压比的增加而减小的.当激光能量一定时,延迟时间随充气压力的减小和电压的增加而减小, 并且不同充气压力的延迟时间随电压变化的曲线斜率是随电压的增加而减小的.但是,等电压压力比值情况下,延迟时间是随充气压力的增加而减小的.

根据电磁场基本理论及电子运动守恒方程,导出平板、圆柱、圆锥和圆盘这4种常用传输线的横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件.通过数值模拟得到:传输线的电压越高,无磁场的横向空间电荷流越大,但是磁缘性能却越显著;若分别增大圆柱、圆锥的几何结构因子,既有助于减小它们的无磁场横向空间电荷流又有助于增强它们的磁绝缘性能;对于圆锥,若电极夹角较大,内电极的极角较小,则对减小无磁场空间电荷流和增强磁绝缘性也有一定好处.

从空间电荷限制流假设、Poisson方程及电子正则动量守恒关系出发,推导了平板形、同轴圆柱和共顶点同轴圆锥三种导体构形的空间电荷流随传导电流变化的广义Poisson方程,给出了求解方法及解的基本特征,分析比较了三种导体构形空间电荷限制流的基本性质.通过推导,计算和分析可得:各种电压条件下传导电流对空间电荷限制(SCL) 流的作用效果不一样,电压越高传导电流提高磁绝缘程度的作用越显著;当几何因子(即高阻抗)较小时其它两种导体的SCL流与平板形相差较大,几何因子较大时与平板形十分接近;同样电压条件下负极性的SCL流比平板形小、正极形正好相反,而相同几何因子条件下同轴圆筒的SCL流比共顶点同轴圆锥的小;在分析研究低阻抗MITL时,采用SCL流的平板近似不会带来大的误差.在描述时变脉冲作用于MITL时,可以通过对SCL流随电压、传导电流变化的曲面函数插值的方法确定各个时刻的磁绝缘状态.

根据磁绝缘特征将PBFA Z加速器的4层圆盘锥形磁绝缘传输线结构分成几段串联的集中电感,结合磁绝缘临界电流、空间电荷限制流、Mendd磁压力平衡及丝阵内爆动力学等计算模型,并引入主要的结构参数,建立4层圆盘锥形磁绝缘传输线的等效电路模型,模型计算结果与实验结果、其它模型计算结果符合较好,模型可以用于定性或半定量设计及分析类似结构的磁绝缘传输线.

根据电磁场基本理论及电子运动守恒方程,导出圆锥传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件.通过数值计算,讨论了电压及圆锥几何结构参数等对横向空间电荷流和磁绝缘性能的影响.电压较高时,无磁场的空间电荷流较大,而磁绝缘性能更好.在传输线的三个几何参数中,几何因子对传输性能影响最大.

根据电磁场理论及电子运动守恒方程导出圆柱和平板传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件.通过数值计算,给出了传输线的几何结构参数和电压分别与空间电荷流的关系.