介紹了“巨龍一號”四層圓盤錐磁隔離傳輸線（MITL）的基本原理。CPIPIC平臺上，使用非均勻網格和周期性對稱邊界條件，建立了“巨龍1號”的四層圓盤錐MITL的三維粒子模擬模型。義了相應的參數，并使用并行電流算法來模擬隔離堆棧和MITL上各層的電流和向下電流，并將其與理論和實驗數據進行比較。真結果表明，整個裝置達到磁隔離狀態后具有較高的傳輸效率，與實驗結果的相互驗證為將來的研究提供了保證。年來，Z-pinch等離子內爆技術已經成為國內外研究的熱點。Z捏脈沖功率設備中，傳輸線以MW和TW數量級的功率流傳輸高功率脈沖[1]。于高功率電脈沖受到介質在介質中傳播過程中電介質擊穿力的限制，因此介質的空間尺寸必須較大，從而導致目標區域附近的電場強度很高設備的故障，很容易導致介電傳輸線出現故障，從而導致傳輸失敗[2？ 3]。
　　此，如果使用真空MITL [4-6]脈沖功率器件，則可以獲得高功率脈沖傳輸和中心區域的融合。其他介質傳輸線相比，MITL四層圓盤錐體可以在中央匯合區域會聚幾個脈沖[7]。前，典型的代表性設備是美國的Z和ZR設備，以及中國最新的“ Julong One”設備[6]。“巨龍一號”是中國自主研發，亞洲最大的最大實驗高電流和超大功率脈沖裝置，最大輸出電流為10 MA，上升時間為脈沖約90 ns。裝置采用24個周長均勻分布的結構，同軸部分的上下兩層通過水介質的自動分解開關直接實現從同軸結構到三平面傳輸線的過渡。
　　本文中，從粒子模擬的角度來看，在CHIPIC粒子模擬軟件平臺上，使用并行算法對“ Julong One”設備的MITL四層圓盤錐進行了數值研究，并且分析傳播和融合的過程。果相互驗證。1顯示了在“巨龍1號”中使用的MITL四層圓盤錐體[6]的基本結構。的主要結構包括隔離堆，室外MITL，中央集中器（DPHC），室內MITL和充電區域。離堆棧分為四層：A，B，C和D，每層都有6個隔離環和5個均衡環，中央總線區域會匯聚MITL傳輸的脈沖功率內部MITL中的外部，最后將其傳輸到負載以產生電磁內爆。了獲得更好的磁絕緣效果，已在負載上選擇了短路負載。個MITL四層圓盤錐的直徑約為2 m，高度為1.5 m。外MITL具有圓錐形配置，分別標記為A，B，C和D層。[θa]和[θc]分別表示陽極板和陰極板的坐標。央匯合區由12個“柱孔”結構組成，其中一個是“陽極柱”，該陽極柱通過兩個橢圓形陰極孔連接三個陽極，兩個橢圓形陰極孔打開形成“柱孔”結構，從而達到脈沖功率匯合的目的。四層圓盤錐MITL器件中，脈沖功率通過隔離堆棧進入外部MITL，然后由DPHC收斂到內部MITL并傳輸到負載。傳輸過程中，流經外部MITL的電流不會超過磁隔離所需的最小電流，并且空間電荷電流會損失在外部MITL上。電流增加并且大于磁隔離電流時，空間電荷電流不再在外部MITL上丟失。陽極上，但沿著能量流傳播方向的運動損失在DPHC柱上，并且通過DPHC損失的內部MITL在陽極上損失，最終傳遞給負載為了產生電磁爆燃[8-10]，因此在傳輸過程中，為了獲得更好的傳輸效率，傳輸電流必須高于磁絕緣所需的最小電流。MITL達到磁絕緣的最小電流僅與幾何阻抗（或幾何因數）和陽極電壓有關。公式中：[I0 =] [2πm0c（μ0e），] [m0，] [c，] [μ0]和[e]是電子間靜止質量，真空下的光速，l的磁導率“免費空間和電子收費額分別； [g]是幾何因子，[g ＝ 60Z0；] [γm]是形成磁絕緣體后電子鞘邊緣的電壓[Vm]相對論邊緣電勢； [V1]是陽極電位。據實驗數據，設備每一層上的脈沖功率的電壓[VA，] [VB，] [VC，] [VD]為2.03 MV，2.32 MV，2.35 MV，2.41 MV。且通過將每層的電壓與公式（1）至（3）組合，每層之外的MITL的最小磁隔離電流為[IA =] 1.079 MA，[IB =] 1.094 MA， [IC =] 0.959 MA，電纜[ID =] 0.960 MA。于外部MITL部件的角坐標很小，因此設備的外部MITL部件和中央匯合部件的網格要求非常好，因此建模過程中的網格數量非常大，并且網格總數約為[6.5×106]。管上一篇文章提到了使用周期性限制和不均勻的網格，但是在整個模擬過程中，由于粒子發射面積大，單個PC的模擬時間花費了更多時間150小時。于模擬3D粒子[11-12]的連接體積數據交換的并行算法可以加快模擬速度。2顯示了使用5個PC進行并行算法建模的示意圖（其中子區域1到子區域4是隔離堆棧和外部MITL區域，子區域5是中央匯合區域）。
　　了獲得類似于實際情況的脈沖電源電壓波形，工作過程中充電的脈沖電源的上升沿約為120 ns。端的張力與時間之間的關系如圖6所示。7是結構各層絕緣疊層上觀察點實驗數據的比較，表1為表1和圖7的絕緣堆疊的每一層的仿真過程和實驗數據。對于這些數據，可以看出，由于每一層的阻抗和電壓分布不同在器件的結構中，各層的峰值電壓不同，但上升沿保持一致，約為75 ns。真結果和實驗數據的上升沿與電壓峰值基本相同。面的分析分析說，當電流增加并且大于最小磁隔離電流時，空間電荷通量不再在外部MITL的陽極上損失。8示出了外部MITL的顆粒和總線的中心區域在100ns處的相空間圖。時，通過傳輸線傳輸的電流大于外部MITL上的最小磁隔離電流，并且外部MITL具有磁隔離狀態的現象。文分析了該器件的結構以及一個MITL四層圓盤錐體的磁隔離傳輸，并從理論上計算了MITL每層的最小磁隔離電流。

　　于CHIPIC軟件，使用并行計算方法對設備的MITL四層圓盤錐體的傳輸和匯合進行了全局數字仿真。過仿真獲得了隔離電池，中間部分和總線部分的電流。于每一層的陽極電流都高于該層的MITL的最小磁隔離電流，因此仿真結果表明整個器件具有很高的傳輸效率。真結果也與實驗結果進行了核對，它們吻合得很好。項工作保證了將來的進一步研究。
　　本文轉載自
　　電纜 http://www.sup95.com