电磁驱动高能量密度物理是一个快速发展的前沿科学领域。对脉冲功率驱动的惯性约束聚变、材料状态方程、武器物理和其他高能量密度物理研究,需要向厘米尺度的负载输送峰值电流10-～101MA、功率101～102TW的电脉冲。由于负载区的空间尺度小、所需的电功率密度高(可达1012W/cm2),为避免介质引入后在界面上发生闪络,要使电流脉冲要到达负载,目前只能依赖于真空磁绝缘传输线来实现。真空磁绝缘传输的工作特性与电压、电流、阻抗等因素相关,它们之间的相互关系,在过去数十年得到了广泛的研究,结论支撑了一系列大型脉冲功率驱动器的设计和建造。为了实现脉冲功率驱动的聚变点火,未来的装置需要产生和传输更高功率密度的脉冲,磁绝缘线的电流密度将达到数MA/cm。在高电流密度下,由于能量的大量沉积,导体电极将会在一次脉冲过后损坏,影响磁绝缘传输的机制变得十分复杂。而在一个脉冲周期内,磁绝缘能否维持足够长的时间,使需要的能量传输至负载,是决定整个脉冲功率系统成败的关键,因此研究磁绝缘传输线的时间特性非常重要。论文主要以多层汇流的磁绝缘传输线系统为对象,就电流前沿对磁绝缘传输特性的影响进行研究,尤其是在电流前沿为数百纳秒这一目前研究相对较少的时间尺度下,针对磁绝缘形成过程中外磁绝缘传输线的电流损失、磁绝缘形成后柱孔汇流区的电流损失,以及MA/cm级电流密度下内磁绝缘传输线导体能量沉积的特性进行研究。论文以理论分析和数值模拟为主,试图建立可观测参量(电流、电压、前沿等)与不可观测量(损失电流、沉积能量、电极温度、电流分布等)之间的联系。论文的工作,在物理上进一步加深了对多层汇流的磁绝缘传输线系统传输特性的认识,丰富了开展全电路和磁流体数值模拟的手段,有助于未来进一步开展针对驱动能力更强的脉冲功率驱动器相关问题的研究。论文的主要研究内容和结论如下：(1). 针对聚龙一号装置建立了一套考虑有损磁绝缘形成过程的全电路计算方法,并开发了相应的计算程序(FAST),经过在无损情况与Pspice计算结果,以及在有损情况下与实验结果的比较,检验了方法和程序的合理性。FAST程序是一种更高效地进行实验设计、装置性能预测和实验结果分析的工具,为分析不同电流前沿下的磁绝缘特性提供了可能。(2). 以聚龙一号装置在快慢两种电流前沿下开展的两类典型物理实验(z-pinch和磁驱动准等熵压缩)为对象,分析了在磁绝缘形成过程中外磁绝缘线的电流损失和磁绝缘形成后柱孔汇流区的电流损失特性。结果显示,由于电流前沿快、负载阻抗高,z-pinch实验中磁绝缘线的电流损失要比磁驱动等熵压缩实验高,但在外磁绝缘部分,不同层电流损失的相对大小,在快慢两种前沿下,趋势相同。(3). 针对电流密度达到MA/cm以上的内磁绝缘传输线,研究了导体能量沉积的物理机制,建立了描述磁扩散和因此导致的电极表面等离子体产生的磁流体力学计算程序。借助程序,对磁绝缘线导体在高电流密度下能量沉积随电流前沿变化的规律进行了研究。结果表明,导体能量沉积随电流上升时间的增加而增大,对于传输电流密度为特定值的磁绝缘线,从抑制磁扩散、减小导体能量沉积的角度考虑,减小电流的上升时间是有利的,但这会导致磁绝缘线电压的增大。