回旋管自诞生以来已经得到飞速发展,它可以辐射出毫米波段以及太赫兹波段的电磁波,在军事、航空、plasma-heating等多个方面都得到了广泛的应用。目前在实际工程应用中,回旋管的输出功率通常能达到兆瓦级,这就急需我们加强对回旋管的散热性研究。导热性能是回旋管是否正常工作的重要因素之一,它对回旋管的输出有着直接的影响,当导热性能良好时,回旋管的工作性能也将会大幅度提升。电子枪和收集极作为回旋管的输出电子和收集电子的装置,而对它们的热分析研究显得尤为重要。对于电子枪而言,一方面灯丝功率要使阴极发射带的温度能够达到工作温度,同时要使发射带的温度尽量均匀,另一方面要使灯丝功率尽可能降低,提高灯丝的加热效率;对于收集极来说,互作用完的电子被收集极收集后仍具有十分可观的能量,如果不及时的对收集极散热,将导致内壁发生热形变进而影响回旋管的工作性能。基于团队现有的回旋管项目,设计了一种新型的回旋管电子光学系统的热结构,主要包括基于“Z”字型开槽方式的磁控注入式电子枪阴极结构和基于微通道思想的收集极。本文的主要内容如下:1.简要介绍了回旋管的发展简要介绍了回旋管的诞生背景以及它的发展路径,阐明了导热性对于回旋管的重要意义,并且介绍了目前国内外对于回旋管散热性研究的现状。2.回旋管相关理论以及传热学理论介绍简要分析了回旋管的工作原理;同时对电子光学系统理论以及电子回旋脉塞进行了详细介绍;介绍了传热学的几种常见的热传导方式,除此之外,对对流换热系数的实验关联式进行了推导,计算出了水和无氧铜的对流换热系数。3.对收集极的热分析利用CST联合仿真分析了收集极的原始温度,基于微通道思想对收集极进行优化;并且也通过推导肋片的热流量方程对肋片的高进行了优化;最后设计出了微通道配合肋片的散热结构。4.对电子枪热分析利用ANSYS软件对磁控注入式电子枪的灯丝功率进行了优化,在此基础上选定一接近阴极发射带发射的功率,对灯丝的半径、灯丝到阴极发射带的距离进行优化;最后在阴极支撑筒通过开“Z”子型槽的方式,减少灯丝向阴极尾部的热量传递。