紧凑型D-D中子发生器因其不使用放射性氚,与D-T中子发生器相比有更好的安全性能,在中子活化分析、快中子照相、爆炸物及毒品检测等方面有广泛的应用价值。本研究开展了中子产额大于108n/s的紧凑型D-D中子发生器的物理设计和相关问题的模拟研究工作。开展了D-D反应中子产额、能谱、角分布等方面的理论及计算方法研究,给出了低能D束流下的D-D反应中子产额、能谱和角分布。经过数据分析,并结合D-D中子发生器中子产额的总体指标要求,确定其D束流物理参数为D束能量120keV,靶上D束流强度大于1mA。给出了紧凑型D-D中子发生器的总体设计方案；完成了双等离子体离子源的结构设计,并对其电磁场进行了模拟；完成了中子发生器主体的结构设计,并采用Poisson/Superfish软件,开展了引出加速区电场的模拟,模拟结果显示,离子源扩张杯区域的引出电场分布有利于D离子束的聚焦引出,关键区域的最强电场约为50kV/cm,不大于100kV/cm的高真空条击穿电场限值；采用MAGIC软件模拟了D束流引出加速传输状态,结果显示,离子源阳极与引出加速极之间的合适距离应选在50mm-55mm区间,此时靶上束斑直径约为16-20mm区间,满足总体指标要求。完成了靶及冷却系统的设计,在研究传热理论的基础上,发展了数值计算方法和相应的程序TDDTi,对靶面温度进行了计算,结果显示,在所设计的束流参数下,靶面温度升高不会超过10℃,即靶具有良好的冷却。采用国际通用软件ANSYS,在120kV/1mA束流和束斑直径20mm条件下,模拟了靶面温度分布和温升,并与所开发的TDDTi程序的计算结果进行了比较,两种结果相差很小,验证了TDDTi程序结果的可靠性。