Symulacje komputerowe w projektowaniu kompaktowych generatorów szybkich impulsów pola elektromagnetycznego

Jacek Starzyński

Niniejsza monografia lokuje się w dziedzinie badań nad technologią wytwarzania i wykorzystania wysokoenergetycznych impulsów pola elektromagnetycznego. Jest to bardzo szeroka dziedzina wiedzy, której początki związane są z wytwarzaniem i przesyłaniem energii elektrycznej. W obecnych czasach szybkie impulsy pola elektromagnetycznego znajdują coraz więcej nowych zastosowań. Dlatego technologie impulsowe są polem intensywnych badań naukowych i źródłem nowych rozwiązań technicznych. Praca ta nie obejmuje całego spektrum technologii impulsów wysokonapięciowych, a koncentruje się na zagadnieniu wykorzystania symulacji komputerowych do przyspieszenia i zmniejszenia kosztów procesu projektowania urządzenia generującego. Takie ograniczenie wynika po pierwsze z dostępności kilku bardzo obszernych opracowań na temat technologii impulsowych, a po drugie z braku syntetycznego opracowania pokazującego zalety i wady komputerowego wspomagania procesu projektowania urządzeń generujących. Ze względu na specyfikę problemu koncentracji i kontrolowanego wyzwolenia dużej ilości energii elektromagnetycznej w bardzo niewielkim przedziale czasu projektowanie generatorów impulsów musi uwzględniać całą złożoność zjawisk elektromagnetycznych. Pokazane tu problemy i metody ich rozwiązywania mogą znaleźć zastosowanie także w projektowaniu klasycznych generatorów udarów elektrycznych. Książka ma być przewodnikiem w zakresie stosowalności symulacji komputerowych w technologiach impulsów elektromagnetycznych. Na bazie własnych doświadczeń oraz na przykładach innych projektów autor chciałby wskazać silne i słabe strony numerycznych modeli urządzeń generujących silne i szybkie impulsy pola elektromagnetycznego, mając nadzieję, że z jednej strony pokaże to aktualny stan badań nad technicznymi rozwiązaniami urządzeń generujących, a z drugiej pozwoli efektywnie stosować metody numeryczne w technice wysokich napięć. W odróżnieniu od tradycyjnych monografii tłumaczących działanie układów generujących najczęściej tylko na podstawie uproszczonych wzorów analitycznych, w tej pracy starano się pokazać, że wykorzystanie nawet najprostszych modeli symulacyjnych pozwala także projektować elementy generatorów nawet na poziomie koncepcji. Oczywiście symulator nie zastąpi znajomości praw rządzących elektrotechniką ani intuicji projektowej, ale jest bardzo wygodnym uzupełnieniem tych elementów, pozwalającym bardzo szybko i wszechstronnie zweryfikować pomysł i zasadę działania nowo projektowanego układu, a także zdecydowanie najszybszym narzędziem pozwalającym zbadać wpływ parametrów i wariantów konstrukcji na pracę urządzenia.