用偶极子法对闪电电磁场的计算

为研究闪电回击产生的电磁场 ,建立了一种简单的闪电回击电流模型。由电流密度的时空分布 ,用偶极子法计算了电流源产生的电磁场 ,给出了不同距离处电磁场的值。

雷击高建筑时临近空间脉冲电磁场的分布特性

在建筑物直接雷击的同时,雷电流会向周围空间辐射高强度的闪电脉冲电磁场(LEMP)。这些辐射场会引起周围线缆和设备中很强的感应电流。而由于巨大计算量和存储量的缘故,现有关于雷击建筑物LEMP的研究也只是采用对比个别观测点上电磁场的波形来获得大概规律。本文采用一种处理窗时域有限差分方法(PWFDTD),避免了处理整个空间LEMP时巨大的数据存储量。通过计算雷击建筑物时整个空间中每一个网格上的LEMP得出了其特征参量在周围空间的精确分布规律。这对于高建筑周围的LEMP电磁场环境估算和防护设计有十分重要的意义。尤其对于城市密集区域中的高建筑,其重要意义更是不言而喻。

用MCP方程求解雷电分支通道辐射电磁场

在雷电科学研究和雷电防护技术开发中,闪电通道电磁场辐射特性建模一直是人们关注的重点。人们常采用理想垂直通道进行建模,用各种解析和数值方法得到较为有效的结果,而研究带分支通道等精细通道结构的则较少,因而垂直模型得到的场可能和实际测得场有一定偏差。文中基于运动带电粒子(MCP)方程计算了雷电分支通道的回击电磁场,分别计算了辐射场、速度场与静电场分量以及总场。结果发现分支通道的存在导致了次峰值的出现,波形与观测点位置、回击速度、分叉点高度等参数有关,运动带电粒子速度矢量的改变正好契合这一特点,更能体现回击过程中的物理特性。相比于偶极子求解方法,该方法避免了回击电流的微分运算,是一种高效分析雷电通道辐射场的方法。

基于斜向通道的云闪放电特性研究

雷暴过程中,云闪发生频次约占总闪电频次的2/3以上;但由于云地闪对人类危害较大,目前对其研究较多。随着微电子技术的发展,云闪的电磁辐射特性也越来越受到重视。将云闪的放电通道近似为一斜向通道,考虑镜像电流,将回击电流近似为水平偶极子与垂直偶极子的叠加,根据Maxwell方程,推导了云闪斜向通道电磁场计算模型。通道基电流选取脉冲函数,在MTLL传输模型下计算了斜向放电通道在地面1~200 km处激发的电磁场波形。计算结果表明云闪斜向放电通道中水平偶极子与回击点高度对近场电磁场的影响较大。随着距离的增加,影响越来越小;在大于50 km的远场区,其影响可以忽略。

用于雷电防护的雷电流波形参数研究

讨论雷电流的获取方法,包括采用Rogowski线圈直接测量和利用闪电电磁场反推;分析雷电流幅值和波形的特性,并对当前的雷电监测设备智能化存在的问题提出一些建议。