而燭龍的束流軸向速度並不是一個常數,它沿著徑向有一個分佈,中心快、邊緣慢。
這就要求螺旋磁場的螺距不能是固定值,而必須沿徑向做梯度變化。
肖宿停下筆,盯著紙上的方程,思考了片刻。
這個問題在數學上和他在NS方程裡處理過的渦量邊界層問題有同源性。
那裡的渦量分佈也呈現徑向剪下,他用和樂框架做約束,把渦量鎖定在穩定軌道上。
這裡只不過把渦量換成了離子束的旋轉變換,把流體邊界換成了磁場邊界,本質上還是同一個結構。
他沿著這個思路繼續往下推,發現螺旋磁場的磁場線在空間中形成的集合,可以用一個和樂群來描述,而且,這個和樂群的元素對應著離子在穿過螺旋段時獲得的旋轉變換。
如果這個旋轉變換恰好能把徑向動能對映到軸向動能,那麼束流的能量回收效率就能實現最大化了。
而這個對映要滿足的條件,就是螺旋磁場的和樂群和離子束徑向速度分佈的和樂群之間構成一個正交分解。
換句話說,他現在還需要構造一個磁場的形狀,讓所有不同徑向位置的離子,在穿過這個形狀之後,都恰好完成同樣的能量轉換。
想到這兒肖宿眼睛亮了一下,將撐著下巴的手放下,拿起紅筆,在草稿紙的邊緣寫下了這個條件的數學形式。
關於螺旋磁場的曲率張量和離子速度剖面的耦合方程形式並不複雜,但解起來需要同時滿足邊界上的連續性條件和螺距的工藝可製造性。
他先做了一輪線性化求解,得到了一個理想的螺旋磁場分佈,這個分佈的形狀像一條被輕輕扭轉的彈簧,內圈緊、外圈松,每一圈的螺距都沿著徑向連續變化,這樣就能完美契合他們的需要。
理論設計解決了,接下來就是工程問題了。
這種螺旋磁場線圈的繞制精度極高,每一圈之間的螺距誤差不能超過零點二毫米。
因為一旦螺距出現偏差,和樂群的元素就會偏離設計值,離子在出口處就會重新失穩。
而且線圈本身需要在強磁場、極低溫和高熱負荷下保持結構穩定,材料要求甚至比主噴管的磁體還高。
好在高場磁體加強材料剛做完深溫疲勞測試,效能比進口的還好。
肖宿把材料引數標進設計圖,又對線圈的支撐結構做了一遍靜力學驗算,確認在燭龍的磁場載荷下不會產生超過允許的形變。
接下來的幾天,肖宿幾乎沒有走出過辦公室。
高長安每天把飯送進來,他簡單吃點人又回到了桌前,連顧清塵都勸不動。
白板寫滿了一張又一張,圖紙堆在牆角,一摞一摞的。
到第五天凌晨,一份完整的螺旋磁場加速段設計圖終於出來了。
結構圖、磁場曲線、電流分佈、支撐方案、加工精度要求、測試工況,全部齊整。
韓熹第二天拿到圖紙的時候,翻到最後一頁,看到那個“螺距誤差不超過零點二毫米”的標註的時候,下意識地倒吸了一口氣。
“這個精度,國內能做的人可不多啊。”他說。
肖宿不太在意,“能做的人不多,說明還是有人能做,去找。”
他的態度很堅定,韓熹也知道,要想達到他們需要的效果,工藝這關是必須要克服的,就沒有再說什麼,合上圖紙,找人去了。








