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1、您的论文得到两院院士关注仿真技术文章编号:1008-0570(2006)12-1-0217-02雷电电磁场空间分布的计算与仿真ComputationandSimulationoftheLightningElectromagneticFieldsSpatialDistribution(华中科技大学工程计算与仿真研究所)邹相国杨新华ZOUXIANGGUOYANGXINHUA摘要:根据雷电回击理论,在偶极子法的基础上,提出了空间雷电电磁场脉冲(LEMP)强度峰值分布的计算方法,结合实例与DU、TL模型的计算结果进行了比较,验证了本文方法的可靠性,同时研究了雷电流回击速度对L
2、EMP峰值的影响,之后通过雷电电流通道周围空间电磁场的计算与仿真分析,总结了LEMP的分布规律。关键词:雷电回击;雷电电磁场;峰值;计算与仿真中图分类号:TP391.9文献标识码:AAbstract:Basedonlightningreturn-stroketheoryanddipoletechnique,amethodisputforwardforcalculatingspatialdistributionsofpeakvaluesofthelightningelectromagneticpulse(LEMP)intensitythispaper,andthenit
3、sefficientisexhibitedbycomparingwiththeresultsfromDUandTLmodels.Afterthat,theeffectofthevelocityoflightningreturn-strokeonLEMPpeakvalueisanalyzedandthespacialdistributionofLEMPpeakvaluegivenbythevisualsimulation.Asaconsequence,thedistributioncharacteristicof技LEMPissummarized.Keywords:Li
4、ghtningreturnstroke,Lightningelectromagneticfield,Peakvalue,ComputationandSimulation术引言电流产生的电磁场的叠加,获得任意空间点的电磁场。创在柱坐标系下,根据偶极子理论,从Maxwell方程可以雷电是带电的云层和带异种电荷的其它云层或导出空间任意点P(r,ф,z)的雷电电磁场的微分表达式:新大地之间发生的一种强烈的放电现象,其激发的强烈电磁场脉冲(LEMP)具有极大的破坏性,对航空航天、国防、邮电通信等行业危害性很大。现代战场环境十(1)分复杂,武器装备等的仿真技术是目前国内外研究的热
5、点。研究雷电放电在整个开放空间激发的电磁场,(2)认识LEMP的特性及其分布规律,对于做好雷电防护、避免灾害发生,尤其对推动现代信息化战场电磁(3)环境的仿真研究,具有重要意义。式中,r、和r分别为径向坐标、方位角和轴向坐有关雷电的研究起步较早,但是直到上世纪90标;R是电流偶极子到场点的距离,对于通道实际电流年代,有关雷电回击电磁场的研究才开始取得明显进和镜像电流,分别对应图中的R0和R1;ε0、μ0和c分别展。Rakov等和Cooray先后提出了负闪和正闪激发电为真空电导率、磁导率及光速;z'表示雷电电流元的坐磁场的计算模型,Lupò等采用简单电流函数,研究了标。
6、前两式右边第一项为静电场,第二项为感应场或任意形状和位置的闪电通道产生的电磁场。最近,U-中间场,第三项为辐射场或远区场;(3)式右边第一项man和Bermudez等着重研究了LEMP与空间飞行器为感应场,第二项为辐射场。和地面建筑物之间的相互影响。但是,直到目前,针对全空间雷电电磁场计算与仿真的研究工作还很少。本文采用文献给出的电流函数,研究雷电电磁场的空间分布,讨论空间LEMP峰值的分布规律。1基本公式将雷电放电通道简化为竖直线天线模型,如图1所示。视地面为理想导体,通过镜像电流与实际通道邹相国:硕士研究生基金项目:武器装备预研基金(编号不公开)图1雷电回击电磁场
7、计算模型《PLC技术应用200例》邮局订阅号:82-946360元/年-217-仿真技术中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2006年第22卷第12-1期采用方波形式的通道电流,即电流以峰值为I0的例。设雷电通道高度H=7.5km,电流峰I0=30kA值。电阶跃函数沿z'方向传播,设电流速度为v,则流回击速度取v=c/3和c/2,分别采用本文方法、DU模(4)型和TL模型计算近地空间电磁场强度。DU、TL模型当t>R/c+z'/v时,将(4)式代入(1)～(3)式,得:的基电流取2阶Heidler函数,对应波头和波尾时间常数分别为τ1=0.5μ
