雷電電磁場(chǎng)FDTD分析.pdf

1、本文通過(guò)對(duì)影響電磁環(huán)境的自然雷電進(jìn)行建模，研究了雷電放電過(guò)程中電磁輻射(LEMP)場(chǎng)強(qiáng)的理論計(jì)算和數(shù)值計(jì)算方法，并實(shí)現(xiàn)了雷電電磁場(chǎng)的計(jì)算，模擬了雷電電磁場(chǎng)的分布規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容包括以下方面。 在雷電流建模方面，首先探討了自然雷電的形成，然后對(duì)雷電回?fù)綦娏鞯牧N工程模型進(jìn)行了計(jì)算和討論，闡述了各種模型的特點(diǎn)，確定本文研究模型為MTLL工程模型，并給出了MTLL模型的基電流和雷電流波形及其表達(dá)式。 在雷電電磁場(chǎng)的理論計(jì)算方

2、面，采用Quasi-Images算法和偶極子方法。運(yùn)用這兩種方法，詳細(xì)討論了垂直放電通道的麥克斯韋方程組的求解過(guò)程。通過(guò)建立雷電偶極子模型，得到了空間任意場(chǎng)點(diǎn)的水平電場(chǎng)Er、垂直電場(chǎng)Ez和切向磁場(chǎng)Bφ的微分表達(dá)式。對(duì)于地面場(chǎng)點(diǎn)則直接導(dǎo)出了Ez和Bφ的解析公式。 在雷電電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方面，通過(guò)在時(shí)間和空間上對(duì)雷電流進(jìn)行離散，運(yùn)用有限差分時(shí)域(FDTD)法對(duì)雷電放電空間進(jìn)行離散，得到了整個(gè)空間的雷電電磁場(chǎng)強(qiáng)度。并通過(guò)誤差曲線，對(duì)偶

3、極子算法及數(shù)值算法的誤差以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果說(shuō)明數(shù)值方法的計(jì)算結(jié)果與精確的解析解是一致的。此外，本文還研究了回?fù)羲俣?、通道高度和大地電容率等參?shù)對(duì)雷電回?fù)綦姶艌?chǎng)的影響。并初步探討了雷電電磁脈沖對(duì)電子設(shè)備的危害及其防護(hù)措施。 最后，對(duì)本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了本文研究的創(chuàng)新點(diǎn)，即：找到一種數(shù)值計(jì)算方法，即時(shí)域有限差分法求解雷電空間任意場(chǎng)點(diǎn)的電磁場(chǎng)；并與偶極子算法進(jìn)行比較分析，證明了該算法的正確性和有效性。在此