起伏地表下建筑物顶端雷电回击电磁场特性模拟研究

采用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法,分析研究起伏地表下建筑物顶端的雷电回击电磁场特征,给出了锥形山体上的建筑物对雷电回击电磁场的影响,并进一步对真实地形山顶建筑物的雷电回击电磁场的传播特性进行了仿真研究。结果表明:相比于平坦地表,锥形山体的角度和建筑物高度会对雷电回击电磁场产生影响。锥形山体角度越大,垂直电场和水平磁场的峰值越大,且垂直电场峰值呈线性增长,锥形山体引起的电场峰值与平坦地表的电场峰值比为4~8;山顶建筑物的高度越高,垂直电场波形的峰值越大,山顶建筑物高度引起的垂直电场峰值与山顶无建筑物时的垂直电场峰值的比值基本呈对数增长,高度小于100 m时,增幅为100%~150%;随着雷电回击通道与山体之间观测距离的增加,建筑物高度增加引起的垂直电场的峰值先增强再逐渐减弱。以青岛大涧山雷达塔为例的仿真结果表明,建筑物顶端的雷电回击垂直电场的峰值明显大于理想平坦地表的情况,且其峰值增大了3.8倍,但是对水平磁场影响非常小。