浅析慢波系统的散热机理

　　藕合腔慢波系统的热源主要有两个方面：一是电子截获功率，另外一个是高频损耗功率。其中电子截获功率是热量的主要来源即在电子注通道周围是热源位置。高频互作用部件的散热结构设计的目的就是把某点的热量快速的导出去。

　　对于大平均功率行波管而言，慢波系统的热设计是至关重要的，而在液冷藕合腔行波管慢波系统中由于液冷通路的存在，使得慢波结构变得极为复杂且不规则，因此要建立液冷藕合腔行波管慢波系统的完整散热理论模型是非常困难的。

　　在本课题中以北京真空电子技术研究所研制的某1kw平均功率管型的慢波系统散热结构作为基础和设计的参考依据，并使用ANSYS仿真软件开展研究工作。

　　由于冷却液与固体壁之间的对流换热系数与冷却液导热系数、冷却液密度、冷却液动力粘滞系数、冷却液比热、流速、通道尺寸、通道表面光洁度等很多因素有关，需通过大量的试验来获得，无法计算，因此，本文中计算出的具体温度值是不可信的，但当对流换热系数选取同样的值时，通过比较计算结果得出的结论是完全可以作为设计依据的在进行慢波系统散热结构设计前，先对原有结构进行热仿真计算。

　　根据实际制管经验，行波管慢波系统的电子截获主要集中在慢波系统输出段的后几片极靴上，在这里假设单片极靴上的大电子截获功率为57W，并根据工程经验选定液冷通道表面的对流换热系数h，设置冷却液的温度为03℃，热为研制平均功率2.4kw以上的PPM聚焦藕合腔行波管，本文将在原有管型的基础上进行电子光学系统的优化设计以减少高频需承受的电子截获功耗，但即便如此，慢波系统仍必须要确保能承受15o0w以上的电子截获功耗才可保证整管工作的稳定性。为此在原有1kw结构的极靴内壁均匀施，加105W的功率，其余设置均不变，同样的结构，在承受的热功耗按比例增长时极靴内部的温升亦大致按比例增长。从计算的结果也可以看出，原有结构是无法实现整管2.4kw平均功率输出的。

　　因此，需要从原有结构出发仔细分析慢波系统的散热机理，挖掘PPM聚焦藕合腔慢波结构的散热潜力。