基于雷电流注入的圆柱表面电流分布仿真研究

雷电间接效应通过外部雷电能量耦合进入腔体内部,在设备或系统连接电缆上感应产生过电流和过电压而发生作用,腔体内部场可由表面电流透射产生。针对雷电间接效应作用下圆柱腔体表面电流分布规律不完善的问题,采用基于传输线矩阵法的3D电磁仿真软件CST MICROSTRIPES工作室分别对有限长规则圆柱和有限长带弧表面圆柱进行仿真分析。仿真结果表明:在雷电流脉冲注入情况下,规则圆柱横向电流沿轴向分布较为均匀,但前后边缘处较大;带弧表面圆柱横向电流沿轴向(半径小处为头部)呈衰减趋势,圆柱表面曲率半径越大,衰减程度越小;规则圆柱和带弧表面圆柱轴向电流分布呈圆周对称;锥形圆柱表面电流幅值与其表面曲率半径成正比,锥台形圆柱则正好相反。圆柱形结构表面电流分布规律的研究对具有此类结构的设备的雷电间接效应防护设计具有指导价值。

混沌腔体的统计电磁预测技术

随机耦合模型既继承了传统确定性电磁预测方法的优点,又能克服确定性预测方法对电大混沌腔体中电磁场量预测性能较差的问题。针对统计电磁学的研究运用现状,围绕混沌腔体的统计电磁预测技术,分析了随机耦合模型在理论研究及其测试应用中需要解决的非遍历性短周期耦合、任意孔缝辐射耦合及多腔体级联能量统计分析等关键技术及其研究思路,为随机耦合模型统计电磁预测技术的研究提供了一定的参考。

复杂腔体电磁混沌特性统计分析

运用量子混沌理论对复杂腔体内电磁混沌统计特性进行研究.针对不同腔体结构下的本征模分布规律问题,采用随机矩阵理论研究了它们的普适性,并结合最小二乘曲线拟合方法,总结了矩形、球形及其布尔组合体(Sinna、Stadium腔体)的混沌统计特性规律.结果显示:矩形、球形等规则腔体的混沌度较低,而两者的布尔组合体混沌度通常大于两者混沌度的线性叠加,且Sinna腔体混沌度大于Stadium腔体,这反映了内凹结构比外凸结构具有更高的混沌特性.为以后复杂腔体的混沌特性研究奠定了理论基础,也为混响室设计、试验提供了理论指导.

飞行器雷电间接效应危害及其防护研究

雷电对飞行器的损伤作用分为直接效应和间接效应,间接效应可能导致内部电子电气设备及系统功能紊乱或丧失。本文在分析雷电特性的基础上,应用理论分析和计算的方法,探究了飞行器雷电间接效应的作用机理,并结合GJB 1389A[1]、GJB 2639-1996[2]等标准对间接效应试验和雷电防护方案进行了设计。

航空器雷电附着区划分研究

基于目前航空器雷电附着区研究时多采用试验方法,理论划分研究不多。以某类航空器为研究对象,应用"尖端效应"理论,对雷云起电、发展机理、飞行中航空器的带电机理及雷电先导初始附着机制等进行研究,进一步理论划分航空器雷电附着区域。依据GJB3567《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》和SAE ARP5416《飞机雷电试验方法》中相关方法,对该航空器的1∶3缩比模型进行雷击附着点试验,并与国内外相关划分结果进行对比,试验结果证明了划分区域的正确性和该雷电附着区划分方法的可行性。该方法一定程度上为包括航空器在内的多种导体的雷电附着区划分研究提供了参考。

基于广义极值的混沌电场峰值分布研究

通过分析峰值分布及广义极值分布理论关于混沌电场峰值分布的特点,获得一种混沌电场峰值分布的计算方法,结合Bootstrap重采样技术,提出了混沌电场峰值分布参数估计方法,该方法吸取了重采样技术估计的优点,对分布参数置信区间的估计更为准确、实用。以蒙特卡罗仿真和某机械搅拌混响室内电场数据为实例,结果表明,与传统的正态近似法、百分位法、BC-t等方法相比,其计算结果与实际结果更为吻合,证明了该方法具有更高的准确度。

通风孔对混响室场均匀性的影响

在混响室场均匀性和校准的基础上,从能量的角度出发,数值分析不同形状、大小和占空比(镂空面积与孔面总面积之比)通风孔对混响室内部电磁能量的泄漏和均匀性的影响。相较方形孔,圆形孔的电磁泄漏更小,场强标准方差相差11.15d B;孔面积越小,占空比越小,泄漏越小,标准方差分别相差12.75 d B和19.02 d B。以实验室混响室为研究对象进行实际测试,减小通风孔占空比很好地改善了混响室场均匀性。数值分析和实测结果表明:通风孔是混响室内外电磁能量耦合的主要通道之一,影响到混响室内的局部能量密度和总场均匀性;孔的形状、面积和占空比是其影响因素,且占空比占主要地位。

雷电脉冲透射非规则圆柱腔体耦合分析

针对雷电间接效应圆柱腔体耦合场表征中透射方法在非规则圆柱腔体情况下误差较大的问题,在规则圆柱腔体透射场原理分析的基础上,对Richard时域转移阻抗模型进行调整,提出基于腔体表面曲率半径的时域转移阻抗模型。该模型考虑了腔体半径变化的影响,能同时有效表征规则圆柱腔体和非规则圆柱腔体的时域转移阻抗。在验证试验中成功地将非规则圆柱腔体透射场与内部场的误差从10.83%缩小到4.9%,解决了透射法在非规则圆柱腔体雷电场耦合中的适用性问题。本文工作为雷电脉冲透射非规则圆柱腔体耦合分析提供一个适用范围更广的方法。