回旋加速器虛擬樣機技術

總序
本書序
前言
第1章 緒論
1.1 回旋加速器概述
1.1.1 均勻場回旋加速器原理
1.1.2 滑相與磁場等時性概念
1.1.3 等時性回旋加速器
1.1.4 靜電引出與剝離引出
1.2 數(shù)值模擬與虛擬樣機概念
1.2.1 物理過程的數(shù)值模擬
1.2.2 從CAD／CAE／CAM到虛擬樣機技術
1.2.3 增強現(xiàn)實分布式計算環(huán)境
1.2.4 專家數(shù)據(jù)庫
1.2.5 虛擬樣機流程
1.3 虛擬樣機技術在回旋加速器研發(fā)中的作用
1.3.1 早期回旋加速器的部件模擬實驗
1.3.2 數(shù)值模擬加速了回旋加速器的研發(fā)進程
1.3.3 虛擬樣機技術改變著傳統(tǒng)的設計模式
1.4 回旋加速器在國民經(jīng)濟中的應用
1.4.1 中短壽命放射性同位素生產(chǎn)
1.4.2 正電子斷層照相
1.4.3 質子治療
1.4.4 加速器驅動次臨界系統(tǒng)
參考文獻
第2章 電磁場數(shù)值計算與磁鐵工程
2.1 磁場數(shù)值分析軟件包
2.1.1 電磁場數(shù)值計算軟件包的通常結構
2.1.2 電磁場數(shù)值計算軟件包簡介
2.2 矢量位與標量位
2.2.1 電磁場的基本方程
2.2.2 矢量位
2.2.3 標量位
2.2.4 雙標量位
2.3 微分方程法和積分方程法
2.3.1 有限單元法
2.3.2 積分方程法
2.3.3 微分方程法與積分方程法的應用范圍
2.4 回旋加速器主磁鐵設計的基本思路
2.4.1 基本尺寸的確定
2.4.2 調變度的確定
2.5 基于ANSYS的回旋加速器磁場計算
2.5.1 二維磁場計算
2.5.2 三維磁場計算
2.5.3 基于APDL語言程序設計
參考文獻
第3章 回旋加速器束流動力學理論及其計算
3.1 回旋加速器中粒子的橫向線形運動
3.1.1 橫向運動的穩(wěn)定性
3.1.2 橫向線性運動方程及其分段解與閉合解
3.1.3 Courant-Snyder參數(shù)
3.1.4 橫向自由振蕩頻率及其近似解
3.1.5 束流相空間、發(fā)射度與劉維定理
3.2 回旋加速器中粒子的加速
3.2.1 動量發(fā)散與偏離動量軌道
3.2.2 回旋加速器中的滑相
3.2.3 等時性回旋加速器的磁場分布和滑相計算
3.3 基于虛擬樣機的束流動力學分析與磁鐵優(yōu)化
3.3.1 基于磁場諧波分析的平衡軌道計算方法
3.3.2 基于數(shù)值積分的平衡軌道計算方法
3.3.3 橫向振蕩頻率的計算
3.3.4 徑向與軸向共振的避免
3.3.5 滑相計算和磁鐵優(yōu)化
3.3.6 基于虛擬樣機的束流動力學分析實例：CYCIAE100中心區(qū)試驗臺架磁場測量與束流動力學分析
3.3.7 基于虛擬樣機的磁鐵優(yōu)化實例：16MeV負氫緊湊型回旋加速器主磁鐵設計
3.4 粒子束跟蹤與可視化
3.4.1 粒子運動方程及數(shù)值積分跟蹤方法
3.4.2 單粒子及未考慮空間電荷效應的粒子束跟蹤
3.4.3 三維環(huán)境下的粒子運動仿真
參考文獻
第4章 回旋加速器高頻諧振腔的設計與仿真
4.1 回旋加速器高頻系統(tǒng)簡介
4.1.1 早期回旋加速器的高頻系統(tǒng)
4.1.2 扇形聚焦回旋加速器的高頻系統(tǒng)
4.2 諧振腔工作原理與基本分析方法
4.2.1 諧振腔工作原理
4.2.2 諧振腔基本分析方法
4.3 同軸諧振腔分析
4.3.1 解析方法
4.3.2 等效電路方法
4.4 回旋加速器諧振腔數(shù)值分析
4.4.1 CYCIAE30回旋加速器諧振腔有限元分析
4.4.2 9.6MeV醫(yī)用回旋加速器諧振腔有限元分析
4.4.3 CYCIAE100回旋加速器中心區(qū)試驗臺架諧振腔有限元分析與測量結果的比較
4.4.4 CYCIAE100回旋加速器諧振腔有限元分析
4.4.5 數(shù)值分析中的幾個技術問題
參考文獻
第5章 虛擬樣機建模與機械分析
5.1 回旋加速器結構特點
5.1.1 CYCIAE30磁鐵
5.1.2 CYCIAE30高頻系統(tǒng)
5.1.3 CYCIAE30離子源及軸向注入系統(tǒng)
5.1.4 CYCIAE30的引出系統(tǒng)
5.1.5 CYCIAE30真空、水冷系統(tǒng)
5.2 虛擬樣機模型
5.2.1 虛擬樣機模型特點
5.2.2 幾何建模技術
5.2.3 三維實體建模技術
5.2.4 參數(shù)化建模
5.2.5 基于特征的建模
5.2.6 虛擬環(huán)境下的幾何建模
5.2.7 回旋加速器建模應用舉例
5.3 虛擬裝配仿真
5.3.1 裝配建模
5.3.2 裝配仿真
5.4 機械設計分析
5.4.1 機械誤差對加速器性能的影響
5.4.2 應力形變對結構的影響
5.4.3 工程藍圖生成
5.4.4 數(shù)字模型的共享
參考文獻
第6章 回旋加速器虛擬控制技術
6.1 加速器控制系統(tǒng)簡介
6.1.1 加速器控制系統(tǒng)的需求
6.1.2 加速器常用控制軟件包
6.2 基于面向對象的CVCC系統(tǒng)框架及人機界面設計
6.2.1 面向對象與可重用技術簡介
6.2.2 CVCC的需求分析
6.2.3 CVCC概念模型
6.2.4 基于MVC模式的CVCC框架設計
6.2.5 人機界面構造
6.2.6 加速器控制系統(tǒng)建模與仿真
6.3 基于有限狀態(tài)機的回旋加速器順序控制仿真
6.3.1 加速器順序控制系統(tǒng)
6.3.2 回旋加速器順序控制與連鎖系統(tǒng)的模型分析
6.3.3 基于Stateflowr的回旋加速器順序控制建模與仿真
6.4 使用Simulink和Real-time Workshop的連續(xù)控制仿真與代碼集成
6.4.1 Simulink簡介
6.4.2 RTW代碼生成、編譯與集成
參考文獻
第7章 基于混合編程的虛擬樣機集成平臺
7.1 虛擬樣機集成平臺的需求和集成工具的選擇
7.1.1 虛擬樣機平臺的體系結構和需求分析
7.1.2 集成平臺方案關鍵元素
7.2 基于混合編程和PytHon的虛擬樣機集成平臺框架設計
7.2.1 基本方案
7.2.2 升級組件
7.3 虛擬樣機集成平臺的實現(xiàn)
參考文獻
后記