Starting currents of modes in cylindrical cavities with mode-converting corrugations for second-harmonic gyrotrons

A self-consistent system of equations (known as single-mode gyrotron equations) is extended to describe the beam-wave interaction in a cylindrical gyrotron cavity with mode-converting longitudinal corrugations, which produce coupling of azimuthal basis modes. The system of equations is applied to investigate the effect of corrugations on starting currents of the cavity modes. For these modes, eigenvalues, ohmic losses, field structure, and beam-wave coupling coefficients are investigated with respect to the corrugation parameters. It is shown that properly sized mode-converting corrugations are capable of improving the selectivity properties of cylindrical cavities for second-harmonic gyrotrons

Температурная зависимость диффузии в периодических наклонных потенциалах: от недодемпфированых систем к передемпфированым

В последнее время появились как экспериментальные данные, так и теоретические исследования, в которых коэффициент диффузии ведет себя немонотонно с температурой. Одним из примеров систем с аномальной температурной зависимостью диффузии является движение броуновских частиц в пространственно-периодических структурах. Целью работы было исследование изменения температурной зависимости коэффициента диффузии с изменением трения, как в недодемпфированых, так и передемпфированых системах. В работе изучена диффузия частиц в наклонных пространственно-периодических потенциалах в широком диапазоне температур. Показано, что как в недодемпфированых, так и в передемпфированых системах, коэффициент диффузии достигает максимального значения при определенном значении внешней силы, величина которой зависит от величины коэффициента трения. Однако в системах с малым и большим трением температурная зависимость коэффициента диффузии  различается. Показано, что в системах с малым уровнем трения γ’ наблюдается температурно-аномальная диффузия (ТАД) при которой коэффициент диффузии D возрастает с понижением температуры. В то же время при больших значениях γ’ диффузия усиливается с ростом температуры. В работе исследовано, каким образом с ростом γ’ осуществляется переход от экспоненциальной зависимости ТАД к обычной степенной температурной зависимости. Показано, что с увеличением коэффициента трения энергетический барьер ε, разделяющий “бегущие” и “локализованные” решения, уменьшается, исчезая при γ -> 0 . Одновременно с уменьшением ε также происходит сужение температурного интервала температурно-аномальной диффузии. Установлено, что при промежуточных значениях коэффициента трения возникает область температурно-ограниченной ТАД. В некотором интервале сил коэффициент диффузии сначала возрастает с уменьшением температуры, а затем снова начинает падать. Построены диаграммы существования таких областей. Полученные результаты открывает перспективы создания новых технологий управления процессами диффузии. Это имеет большое значение для получения наноматериалов с заданной структурой, создания поверхностных наноструктур и пр

Improvement of the Model of Power Losses in the Pulsed Current Traction Motor in an Electric Locomotive

When studying transients in pulsed current traction motors, it is important to take into consideration the eddy and hysteresis losses in engine steel. Magnetic losses are a function of the magnetization reversal frequency, which, in turn, is a function of the engine shaft rotation frequency. In other words, magnetic losses are a function of time. Existing calculation procedures do not make it possible to derive the instantaneous values of magnetic losses as they are based on determining average losses over a period.This paper proposes an improved model of magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor as a function of time, based on the equations of specific losses.The adequacy criteria of the procedure for determining magnetic losses in electrical steel have been substantiated: the possibility to derive instantaneous values of magnetic losses in the magnetic material as a function of time; the possibility of its application for any magnetic material; and the simplicity of implementation. The procedure for determining magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor has been adapted by taking into consideration the magnetic properties of steel and the geometry of the engine's magnetic circuit. In order to determine the coercive force, the coefficient of accounting for the losses due to eddy currents, as well as the coefficient that considers the losses on hysteresis, the specifications' characteristics of specific losses in steel have been approximated using the pulsed current traction motor as an example. The simulated model of magnetic losses by the pulsed current traction motor has demonstrated the procedure for determining average magnetic losses and time diagrams of magnetic losses.The proposed model for determining magnetic losses could be used for any magnetic material and any engine geometry under the condition of known material properties and the characteristics of change in the magnetic flux density in geometr