CN113705064A - 一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种微波部件微放电的电磁‑静电混合模拟方法及系统，采用CST商业电磁场仿真软件对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式保存，利用MSAT微放电仿真分析软件计算微波部件中的电磁场分布，并将获得的电磁场、网格共形信息以及网格所对应的材料序号保存在对应的文件中，配置仿真输入文件，主要包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数，读入初始化文件对程序进行初始化。在现有电磁粒子模拟算法的基础上，构建介质表面电荷积累模型及其静电场的求解方法，建立起介质加载微波部件微放电的电磁‑静电混合模拟算法，实现了介质表面电荷积累过程和介质加载微波部件微放电过程的自洽模拟。

Description

一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法及系统

技术领域

本发明属于空间微波部件可靠性研究技术领域，特别涉及一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法及系统。

背景技术

随着航天技术的发展，航天器有效载荷的类型和数量不断增加，结构和功能也愈发复杂多样化，未来航天器的发展要求微波部件具有高功率、高可靠性、体积小、质量轻，这些需求和技术不仅加速了微波部件的介质化，而且也增加了微放电发生的风险。相比于金属微波部件，微波部件中引入介质材料在一定程度上可以提高微波部件的性能，有利于航天器向小型化发展，同样也使得微放电的分析变得复杂多样化。介质加载微波部件中潜在的微放电效应已经成为制约系统性能提升的科学难题与关键技术瓶颈。

相比于金属微波部件微放电而言，由于介质材料表面具有积累电荷的能力，产生的静电场影响电子的运动轨迹，使得电子与射频电场失去原有的同步状态，导致介质微波部件中微放电数值模拟变得更加复杂；另一方面，与介质窗中的二次电子倍增过程相比，介质加载微波部件中的射频电场与介质表面以垂直为主，也可能既不垂直也不平行；器件的物理结构更加复杂且不局限于简单的平面几何形状，涉及谐振腔体及弧线曲面结构等不规则形状；放电形式也更加多样化，包含金属－介质之间的双边放电、介质－介质之间的双边放电及介质表面的单边放电，这些因素给介质加载微波部件微放电数值模拟与分析带来了进一步的挑战。

目前，在介质加载微波部件微放电数值模拟方面，虽然现有的理论模型与数值模拟技术在微放电的分析与研究中均得到了广泛应用，尤其是在金属微波部件和微波介质窗上均取得了进展，然而它们在介质加载微波部件微放电方面还存在一定的局限性。经典理论模型从早期的谐振假设发展到现在的复杂谐振模式，尽管在不断的完善与改进，但仍局限于某种假设和简化，而且无法考虑介质表面积累电荷动态过程；统计理论虽然能够对微放电的过程与阈值进行准确、高效的计算分析，但传统的统计理论解析建模方法不适用于复杂结构的微放电分析，且仅局限于高功率微波系统中的介质窗；对于蒙特卡罗方法，现有的工作报道主要集中在介质加载平行平板传输线一维计算，而对于实际工程中使用的复杂微波部件，只能采用无限大平板中的静电场理论求解公式近似计算，因而无法准确模拟复杂微波部件微放电过程。对于粒子模拟方法，虽然它能够适用于任何复杂结构，但由于在计算过程忽略的物理假设较少，从而导致计算效率低。此外现有的粒子模拟软件在诊断介质表面积累电荷分布上也存在一定的局限性，导致对微放电物理过程分析无法深入开展。因此开发能够考虑介质表面积累电荷动态过程的介质加载复杂微波部件微放电数值模拟方法，从而实现微放电机理分析及阈值预测是后续发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，包括以下步骤：

步骤1，对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式进行保存；

步骤2，计算介质加载微波部件中的电磁场分布，将获得的电磁场结果以频域形式保存在“FD_Field.silo”文件中，网格剖分所形成的网格共形信息保存在“Conformal.silo”文件中，所对应的网格材料序号保存在“ObjID.silo”文件中；

步骤3，配置“.xml”格式的输入文件，包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

步骤4，读入初始化文件对程序进行初始化，包括步骤2中的射频电磁场信息、网格共形信息、单元网格所对应的材料序号信息以及步骤3中的输入文件；

步骤5，采用CIC体积加权电荷分配方法将空间电荷分配到对应的网格节点；

步骤6，电磁场推进，计算当前时刻电磁场值，主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

步骤7，粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置；

步骤8，判断粒子是否到达边界，若到达则去判断边界材料属性，否则进一步去判断是否到达仿真时间；当边界材料为金属则根据二次电子发射模型计算出射电子的电子数目以及出射电子的速度和能量，当碰撞边界材料为介质，除了计算出射电子之外还需计算介质表面积累电荷分布；

步骤9，判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，直至到达仿真时间为止。

进一步的，步骤1中采用三维CAD软件/电磁场仿真软件进行建模；三角面片为三角形的三个顶点坐标和单位法向，保存在格式为“.stl”文件中。

进一步的，步骤2的计算工具为：利用MSAT微放电仿真分析工具。

进一步的，步骤2具体为：

1)FD_Field.silo”文件中的参数包括射频电场幅值(Emx,Emy,Emz)，射频磁场幅值(Bmx,Bmy,Bmz)，射频电场初始相位(Epx,Epy,Epz)，射频磁场初始相位(Bpx,Bpy,Bpz)，且输出的射频电场位置位于网格棱边中心，射频磁场位于网格面心；

2)“ObjID.silo”文件中存储的是网格材料序号，默认值为-7，真空区域为-2，共形网格为-1，其它材料序号依次为0～N；

3)“Conformal.silo”文件中的参数包括三角形信息和共形边长信息，其中三角形信息包括三角形三个顶点的三个分量(vp1x,vp1y,vp1z,vp2x,vp2y,vp2z,vp3x,vp3y,vp3z)，对应的法向分量(Nx,Ny,Nz)，材质信息(TriMatID)以及每个网格关联的三角形数目(NumTri)；共形边长信息包括每个网格每个方向包含边长的数目(NumEdgeX,NumEdgeY,NumEdgeZ)以及对应的边长(EdgeX,EdgeY,EdgeZ)和边长材料(EdgeXMatID,EdgeYMatID,EdgeZMatID)。

进一步的，步骤4中读入初始化文件对程序进行初始化，具体为：

1)根据网格材料序号以及网格间距计算电磁场外推算法系数；

2)根据共形边长信息计算共形网格边长的等效介电常数，当电场方向平行于介质分界面，采用电容并联模型进行等效；当电场方向垂直于介质分界面，采用电容串联模型进行等效；当电场方向既不平行也不垂直，采用能量守恒模型进行等效，采用数学上的调和表达式对获得的等效介电常数上下限值进行计算，则三种情况下的等效介电常数表达式可写为

电容并联模型：ε_eff＝p₁ε₁+p₂ε₂ (1)

电容串联模型：ε_eff＝(p₁/ε₁+p₂/ε₂)^-1 (2)

能量守恒模型：

式中：p1代表共形网格中介质1所占的体积；p2代表共形网格中介质2所占的体积；ε1代表介质1的介电常数；ε₂代表介质2的介电常数；ε_eff1与ε_eff2分布代表通过能量守恒模型获得等效介电常数的上限和下限值，其值分别为ε₁+(dp₃ε₁(ε₂-ε₁))/(dε₁+p₁(ε₂-ε₁))和ε₂+(dp₁ε₂(ε₁-ε₂))/(dε₂+p₂(ε₁-ε₂))，d代表计算空间维度；

3)根据计算区域的媒质分布、共形网格边长等效介电常数、网格间距以及边界条件设置泊松方程矩阵系数和常数项。

进一步的，步骤8具体为：

1)在粒子推进过程中，粒子在单位时间步长内的运动距离均不超过一个网格；此外，在判断粒子轨迹是否与边界相交时，根据网格标识是否为-1去判断粒子是否靠近边界，若粒子的起点和终点所在的网格单元标识为-1，则去进行轨迹相交判断，否则，继续推进粒子直至粒子的起点和终点所在网格包含三角形；

2)关于介质材料产生的二次电子发射系数为小数的问题，定义单次碰撞产生的二次电子发射系数值为δ，若δ为整数，则发射δ个电子，若δ为小数，对其向下取整计算，并将其整数部分值与小数部分值分别定义为n和f，然后生成一个0至1之间的随机数R用于判断R与f的大小，若R<f，则发射n+1个电子，否则发射n个电子。

进一步的，对于介质材料表面积累电荷的计算，当电子与介质材料发生碰撞，首先将该入射电子的电荷量累积到介质表面，然后进行二次电子发射处理，并将产生的二次电子数目乘以宏粒子电荷量的绝对值累积到介质表面，进而实现介质表面电荷积累计算。

进一步的，一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟系统，包括：

建模模块，用于对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式进行保存；

电磁场分布计算模块，用于计算介质加载微波部件中的电磁场分布，将获得的电磁场结果以频域形式保存在“FD_Field.silo”文件中，网格剖分所形成的网格共形信息保存在“Conformal.silo”文件中，所对应的网格材料序号保存在“ObjID.silo”文件中；

输入文件配置模块，用于配置“.xml”格式的输入文件，包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

初始化模块，用于读入初始化文件对程序进行初始化，包括步骤2中的射频电磁场信息、网格共形信息、单元网格所对应的材料序号信息以及步骤3中的输入文件；

空间电荷分配模块，用于采用CIC体积加权电荷分配方法将空间电荷分配到对应的网格节点；

电磁场值计算模块，用于电磁场推进，计算当前时刻电磁场值，主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

粒子运动轨迹计算模块，用于粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置；

判断模块，用于判断粒子是否到达边界，若到达则去判断边界材料属性，否则进一步去判断是否到达仿真时间；当边界材料为金属则根据二次电子发射模型计算出射电子的电子数目以及出射电子的速度和能量，当碰撞边界材料为介质，除了计算出射电子之外还需计算介质表面积累电荷分布；判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，直至到达仿真时间为止。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明采用CST商业电磁场仿真软件对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式保存，利用MSAT微放电仿真分析软件计算微波部件中的电磁场分布，并将获得的电磁场、网格共形信息以及网格所对应的材料序号保存在对应的文件中，配置仿真输入文件，主要包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数，读入初始化文件对程序进行初始化。在现有电磁粒子模拟算法的基础上，构建介质表面电荷积累模型及其静电场的求解方法，建立起介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟算法，实现了介质表面电荷积累过程和介质加载微波部件微放电过程的自洽模拟。

本发明方法建立了介质表面电荷积累模型及其静电场的求解方法，在现有电磁粒子模拟算法的基础上，建立起介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟算法，实现了介质表面电荷积累过程和介质加载微波部件微放电过程的自洽模拟。此外本发明方法建立了共形边界处电磁场外推和边界碰撞算法，修正了共形边界处等效介电常数模型，提高了粒子模拟方法对实际微波部件微放电现象模拟的适用性。

附图说明

图1为本发明方法中介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法计算流程图；

图2为聚四氟乙烯加载脊波导阻抗变换器几何结构图；

图3为材料的二次电子发射系数曲线；

图4为电子数目和介质表面积累电荷量；

图5为介质表面积累电荷分布。

具体实施方式

下面结合具体的实例和说明书附图对本发明的具体实施方式进行进一步的解释说明。

本发明分为以下主要步骤：

第一步：配置“.xml”格式的仿真输入文件，主要包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

第二步：根据共形边长信息计算共形网格边长的等效介电常数；

第三步：电磁场推进，计算当前时刻电磁场值；

第四步：粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置。

第二步中根据共形边长信息计算共形网格边长的等效介电常数，若电场方向平行于介质分界面，可采用电容并联模型进行等效；若电场方向垂直于介质分界面，可采用电容串联模型进行等效；若既不平行也不垂直，可采用能量守恒模型进行等效；

第三步更新电磁场主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

第四步在粒子推进过程中，为了能够更加真实反映微放电物理过程，粒子在单位时间步长内的运动距离(x、y、z三个方向)一般都不超过一个网格。此外，在判断粒子轨迹是否与边界相交时，根据网格标识是否为-1(共形网格)去判断粒子是否靠近边界，若粒子的起点和终点所在的网格单元标识为-1，则去进行轨迹相交判断，否则，继续推进粒子直至粒子的起点和终点所在网格包含三角形。

2)关于介质材料产生的二次电子发射系数为小数的问题，定义单次碰撞产生的二次电子发射系数值为δ，若δ为整数，则发射δ个电子，若δ为小数，对其向下取整计算，并将其整数部分值与小数部分值分别定义为n和f，然后生成一个0至1之间的随机数R用于判断R与f的大小，若R<f，则发射n+1个电子，否则发射n个电子。对于介质材料表面积累电荷的计算，当电子与介质材料发生碰撞，首先将该入射电子的电荷量累积到介质表面，然后进行二次电子发射处理，并将产生的二次电子数目乘以宏粒子电荷量的绝对值累积到介质表面，进而实现介质表面电荷积累计算。

本发明在现有电磁粒子模拟算法的基础上，建立起介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟算法，实现了介质表面电荷积累过程和介质加载微波部件微放电过程的自洽模拟。

图1为本发明提出的介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法计算流程图，步骤如下：

(1)采用三维CAD软件/电磁场仿真软件对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式(三角形的三个顶点坐标和单位法向)保存在格式为“.stl”文件中；

(2)利用MSAT微放电仿真分析工具计算介质加载微波部件中的电磁场分布，并将获得的电磁场结果以频域形式保存在“FD_Field.silo”文件中，网格剖分所形成的网格共形信息保存在“Conformal.silo”文件中，网格所对应的材料序号保存在“ObjID.silo”文件中。其中，FD_Field.silo”文件中的参数包括射频电场幅值(E_mx,E_my,E_mz)，射频磁场幅值(B_mx,B_my,B_mz)，射频电场初始相位(E_px,E_py,E_pz)，射频磁场初始相位(B_px,B_py,B_pz)，且输出的射频电场位置位于网格棱边中心，射频磁场位于网格面心；“ObjID.silo”文件中存储的是网格材料序号，默认值为-7，真空区域为-2，共形网格为-1，其它材料序号依次为0～N；“Conformal.silo”文件中的参数包括三角形信息和共形边长信息，其中三角形信息包括三角形三个顶点的三个分量(vp1x,vp1y,vp1z,vp2x,vp2y,vp2z,vp3x,vp3y,vp3z)，对应的法向分量(Nx,Ny,Nz)，材质信息(TriMatID)以及每个网格关联的三角形数目(NumTri)；共形边长信息包括每个网格每个方向包含边长的数目(NumEdgeX,NumEdgeY,NumEdgeZ)以及对应的边长(EdgeX,EdgeY,EdgeZ)和边长材料(EdgeXMatID,EdgeYMatID,EdgeZMatID)。。

(3)配置“.xml”格式的仿真输入文件，主要包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

(4)读入初始化文件对程序进行初始化，根据网格材料序号以及网格间距计算电磁场外推算法系数，根据共形边长信息计算共形网格边长的等效介电常数；

(5)采用CIC体积加权电荷分配方法将空间电荷分配到对应的网格节点；

(6)电磁场推进，计算当前时刻电磁场值，主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

(7)粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置；在粒子推进过程中，为了能够更加真实反映微放电物理过程，粒子在单位时间步长内的运动距离(x、y、z三个方向)一般都不超过一个网格。此外，在判断粒子轨迹是否与边界相交时，根据网格标识是否为-1(共形网格)去判断粒子是否靠近边界，若粒子的起点和终点所在的网格单元标识为-1，则去进行轨迹相交判断，否则，继续推进粒子直至粒子的起点和终点所在网格包含三角形。关于介质材料产生的二次电子发射系数为小数的问题，定义单次碰撞产生的二次电子发射系数值为δ，若δ为整数，则发射δ个电子，若δ为小数，对其向下取整计算，并将其整数部分值与小数部分值分别定义为n和f，然后生成一个0至1之间的随机数R用于判断R与f的大小，若R<f，则发射n+1个电子，否则发射n个电子。对于介质材料表面积累电荷的计算，当电子与介质材料发生碰撞，首先将该入射电子的电荷量累积到介质表面，然后进行二次电子发射处理，并将产生的二次电子数目乘以宏粒子电荷量的绝对值累积到介质表面，进而实现介质表面电荷积累计算；

(8)判断粒子是否到达边界，若到达则去判断边界材料属性，否则进一步去判断是否到达仿真时间。当边界材料为金属则根据二次电子发射模型计算出射电子(电子数目以及出射电子的速度和能量)，当碰撞边界材料为介质，除了计算出射电子之外还需计算介质表面积累电荷分布；

(9)判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，直至到达仿真时间为止。

本发明提出的介质加载微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法实施例如下：

(1)采用CST对聚四氟乙烯加载脊波导阻抗变换器进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式保存在格式为“.stl”文件中；

(2)利用MSAT微放电仿真分析工具计算聚四氟乙烯加载脊波导阻抗变换器中的电磁场分布，并将获得的电磁场、网格共形信息以及网格所对应的材料序号保存在相应的文件中；

(3)配置“.xml”格式的仿真输入文件；

(4)读入初始化文件对程序进行初始化；

(5)改变输入功率，采用本发明提出的方法计算其微放电阈值。

Claims (8)

1.一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式进行保存；

步骤2，计算介质加载微波部件中的电磁场分布，将获得的电磁场结果以频域形式保存在“FD_Field.silo”文件中，网格剖分所形成的网格共形信息保存在“Conformal.silo”文件中，所对应的网格材料序号保存在“ObjID.silo”文件中；

步骤3，配置“.xml”格式的输入文件，包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

步骤4，读入初始化文件对程序进行初始化，包括步骤2中的射频电磁场信息、网格共形信息、单元网格所对应的材料序号信息以及步骤3中的输入文件；

步骤5，采用CIC体积加权电荷分配方法将空间电荷分配到对应的网格节点；

步骤6，电磁场推进，计算当前时刻电磁场值，主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

步骤7，粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置；

步骤8，判断粒子是否到达边界，若到达则去判断边界材料属性，否则进一步去判断是否到达仿真时间；当边界材料为金属则根据二次电子发射模型计算出射电子的电子数目以及出射电子的速度和能量，当碰撞边界材料为介质，除了计算出射电子之外还需计算介质表面积累电荷分布；

步骤9，判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，直至到达仿真时间为止。

2.根据权利要求1所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，步骤1中采用三维CAD软件/电磁场仿真软件进行建模；三角面片为三角形的三个顶点坐标和单位法向，保存在格式为“.stl”文件中。

3.根据权利要求1所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，步骤2的计算工具为：利用MSAT微放电仿真分析工具。

4.根据权利要求1所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，步骤2具体为：

1)FD_Field.silo”文件中的参数包括射频电场幅值(Emx,Emy,Emz)，射频磁场幅值(Bmx,Bmy,Bmz)，射频电场初始相位(Epx,Epy,Epz)，射频磁场初始相位(Bpx,Bpy,Bpz)，且输出的射频电场位置位于网格棱边中心，射频磁场位于网格面心；

2)“ObjID.silo”文件中存储的是网格材料序号，默认值为-7，真空区域为-2，共形网格为-1，其它材料序号依次为0～N；

3)“Conformal.silo”文件中的参数包括三角形信息和共形边长信息，其中三角形信息包括三角形三个顶点的三个分量(vp1x,vp1y,vp1z,vp2x,vp2y,vp2z,vp3x,vp3y,vp3z)，对应的法向分量(Nx,Ny,Nz)，材质信息(TriMatID)以及每个网格关联的三角形数目(NumTri)；共形边长信息包括每个网格每个方向包含边长的数目(NumEdgeX,NumEdgeY,NumEdgeZ)以及对应的边长(EdgeX,EdgeY,EdgeZ)和边长材料(EdgeXMatID,EdgeYMatID,EdgeZMatID)。

5.根据权利要求1所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，步骤4中读入初始化文件对程序进行初始化，具体为：

1)根据网格材料序号以及网格间距计算电磁场外推算法系数；

2)根据共形边长信息计算共形网格边长的等效介电常数，当电场方向平行于介质分界面，采用电容并联模型进行等效；当电场方向垂直于介质分界面，采用电容串联模型进行等效；当电场方向既不平行也不垂直，采用能量守恒模型进行等效，采用数学上的调和表达式对获得的等效介电常数上下限值进行计算，则三种情况下的等效介电常数表达式可写为

电容并联模型：ε_eff＝p₁ε₁+p₂ε₂ (1)

电容串联模型：ε_eff＝(p₁/ε₁+p₂/ε₂)^-1 (2)

能量守恒模型：

式中：p1代表共形网格中介质1所占的体积；p2代表共形网格中介质2所占的体积；ε1代表介质1的介电常数；ε₂代表介质2的介电常数；ε_eff1与ε_eff2分布代表通过能量守恒模型获得等效介电常数的上限和下限值，其值分别为ε₁+(dp₃ε₁(ε₂-ε₁))/(dε₁+p₁(ε₂-ε₁))和ε₂+(dp₁ε₂(ε₁-ε₂))/(dε₂+p₂(ε₁-ε₂))，d代表计算空间维度；

3)根据计算区域的媒质分布、共形网格边长等效介电常数、网格间距以及边界条件设置泊松方程矩阵系数和常数项。

6.根据权利要求1所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，步骤8具体为：

1)在粒子推进过程中，粒子在单位时间步长内的运动距离均不超过一个网格；此外，在判断粒子轨迹是否与边界相交时，根据网格标识是否为-1去判断粒子是否靠近边界，若粒子的起点和终点所在的网格单元标识为-1，则去进行轨迹相交判断，否则，继续推进粒子直至粒子的起点和终点所在网格包含三角形；

2)关于介质材料产生的二次电子发射系数为小数的问题，定义单次碰撞产生的二次电子发射系数值为δ，若δ为整数，则发射δ个电子，若δ为小数，对其向下取整计算，并将其整数部分值与小数部分值分别定义为n和f，然后生成一个0至1之间的随机数R用于判断R与f的大小，若R<f，则发射n+1个电子，否则发射n个电子。

7.根据权利要求6所述的一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟方法，其特征在于，对于介质材料表面积累电荷的计算，当电子与介质材料发生碰撞，首先将该入射电子的电荷量累积到介质表面，然后进行二次电子发射处理，并将产生的二次电子数目乘以宏粒子电荷量的绝对值累积到介质表面，进而实现介质表面电荷积累计算。

8.一种微波部件微放电的电磁-静电混合模拟系统，其特征在于，包括：

建模模块，用于对介质加载微波部件进行几何建模，并将几何边界信息以三角面片形式进行保存；

电磁场分布计算模块，用于计算介质加载微波部件中的电磁场分布，将获得的电磁场结果以频域形式保存在“FD_Field.silo”文件中，网格剖分所形成的网格共形信息保存在“Conformal.silo”文件中，所对应的网格材料序号保存在“ObjID.silo”文件中；

输入文件配置模块，用于配置“.xml”格式的输入文件，包括材料的二次电子发射特性、物体的材料属性、模拟控制参数以及粒子加载参数；

初始化模块，用于读入初始化文件对程序进行初始化，包括步骤2中的射频电磁场信息、网格共形信息、单元网格所对应的材料序号信息以及步骤3中的输入文件；

空间电荷分配模块，用于采用CIC体积加权电荷分配方法将空间电荷分配到对应的网格节点；

电磁场值计算模块，用于电磁场推进，计算当前时刻电磁场值，主要包括频域电磁场转换为时域电磁场和静电场求解；

粒子运动轨迹计算模块，用于粒子推进，计算粒子运动轨迹更新粒子位置；

判断模块，用于判断粒子是否到达边界，若到达则去判断边界材料属性，否则进一步去判断是否到达仿真时间；当边界材料为金属则根据二次电子发射模型计算出射电子的电子数目以及出射电子的速度和能量，当碰撞边界材料为介质，除了计算出射电子之外还需计算介质表面积累电荷分布；判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，直至到达仿真时间为止。

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