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空间行波管作为卫星通信的核心部件之一,在现代微波通信和军事装备中有着至关重要的作用。收集极是空间行波管的关键组成部分,其作用主要是收集已经和电磁场交换完毕能量的电子,它的性能优劣直接决定了整管性能的高低。收集极的散热性能不仅是决定空间行波管性能的主要因素,也是影响空间行波管工作稳定性与可靠性的重要因素。随着现代科技的飞速发展,迫切需要更高性能的空间行波管,研究和改善慢波组件的散热性能便显得尤为重要。本论文主要针对空间行波管收集极,分析研究了影响散热性能的因素和改善方法。 本论文重点分析接触热阻对收集极散热性能的影响,并对收集极的结构形式、材料对散热性能的影响进行分析和比较。现将本论文主要研究内容及创新性成果概括为如下几个部分: 一、对收集极接触界面的接触热阻进行了理论和仿真分析,提出采用ANSYS接触单元法仿真收集极各接触界面的接触热阻的方法,这种方法解决了以前采用仿真薄层法模拟接触热阻时划分网格困难、计算量大的问题。通过这种方法分析并获得接触间隙、接触面积对收集极散热性能的影响规律; 二、分析两种不同的收集极瓷结构形式:圆柱状收集极瓷和弧形瓣状收集极瓷。就圆柱状瓷的收集极,讨论其散热性能随收集极瓷厚度、挤压深度的变化;而关于瓣状瓷的收集极,讨论其随收集极瓷瓣数、弧度、厚度变化的散热性能变化。最后,在材料不变的情况下,对两种收集极的散热性能进行比较,得出最佳的收集极结构形式,同时对该结构进行热应力分析; 三、采用单一变量法,通过改变收集极电极、收集极瓷或外筒的材料,利用ANSYS对不同材料的收集极进行稳态热分析,比较收集极各部分材料的选择对收集极散热性能的影响。