基于PIC模拟方法的静电模型用于多环形电子注在圆柱系统中运动轨迹的Matlab源码

简介：
本简介提供了一种利用PIC（粒子-in-cell）仿真技术结合MATLAB编程，来分析和预测多个环形电子束在圆柱坐标系内相互作用与运动特性的方法。通过建立静电模型，该代码能够高效模拟复杂多注系统中的电荷分布及其动力学行为，为深入研究此类系统的物理机制提供有力工具。 任务要求使用PIC模拟方法的静电模型来模拟多环形电子注在圆柱系统中的运动轨迹。该模型模拟了从阴极表面发射电子注的过程，在静态场的作用下，这些电子会经历一个直到达到稳定状态的运动过程。 具体参数如下： - 系统长度：0.01米 - 系统半径：0.005米 - 每个宏电子电流大小为 -1/3*10^-3A - 初始五圈电子以相同的速度从左平面进入系统，每圈有36个电子，并且它们的横向分布符合轴对称性。每个电子在z方向上的速度设定为10^7米/秒。 - 最内层宏电子注入半径：2.0*10^-3米 - 每增加一圈，注入半径递增 2.0*10^-4 米 - 定时从阴极表面注人一批新的电子。在此过程中，Nr=101（径向网格数），Nz=201（轴向网格数）, Nθ=36(角向网格数)。 - 总共进行 6000 步的模拟过程，每一步的时间为 1.67*10^-13 秒。每隔十个步长注入一批新的电子。 边界条件设定： - 左平面固定电位：100伏 - 右平面接地电位：零伏特 根据上述设置进行仿真后，可以通过调整两个参数来优化结果——宏电子电流大小和左右两面所加的电压。其中，增大宏观电子电流可以使模拟轨迹更加明显；而改变左、右边界上的电压差则会影响电子在z方向上的加速速度。 此实验旨在通过修改特定参数以观察其对多环形注运动特性的影响，并进一步理解PIC方法的应用及其物理意义。