为提高速调管设计工作的效率并对器件内部的物理过程进行深入研究，我们发展了一种基于圆环模型的2.5维速调管非线性注．波互作用程序，该程序具有运行效率高和结果准确的优点。在本论文中，建立了该程序所依据的物理模型，包括将电子注划分为圆环宏粒子的方法、荷电粒子之间空间电荷力的计算式(由格林函数方法导出)以及描述谐振腔间隙电场和外加聚焦磁场的表达式，详细分析并验证了相关理论公式的准确性及适用范围；发展出了程序实现及计算结果后处理所需的相关数值算法；借助存在解析解的小信号理论、布里渊束流及无磁场区域的电子注扩束问题，对程序所依据的原理以及代码的正确性进行了验证；使用该程序对单间隙输出腔做了分析，研究了各参数变化对能量转换效率的影响，在这一算例中，程序复现了已为人们所知的有关输出腔特性的结果；以中科院电子所研制的几种典型单注速调管作为算例，使用该2.5维程序对它们做了细致的分析，并与实测值及其它软件的计算值做了比较，结果表明这一程序十分稳定且具有更好的准确性。 使用动态追踪算法改进了已有的一维注-波互作用程序，使之能够正确追踪在运动过程中出现返转或振荡的粒子，与原有算法相比，使用新算法的程序对速调管输出段进行计算得到的效率．频率关系与实际情形更为接近，但在计算时间上的开销则明显增加。