雷击高塔暂态响应机理及其电磁辐射环境模拟

发布时间：2021-08-13 11:38

　　本文建立雷击高塔的电磁模型和工程模型,采用时域有限差分法和解析法的数值计算方法,数值模拟了雷击高塔的过程,研究了电流在不同形状塔中的传播及衰减特征,分析了雷击高塔在塔高范围内产生的近场极性特征,以及雷击高塔在远场（10km～100km）产生I的磁场峰值与短路电流峰值、塔底电流峰值和塔顶电流初始峰值、最大值之间的转换因子FCCFs的精度。在此基础上,考虑有限电导率地面对电磁场传播的衰减,进一步修订了FCCFs（Field-to-Current Conversion Factors）。研究取得的结果主要有以下三个方面：首先,采用三维时域有限差分法（3-D FDTD）,建立雷击高塔的电磁模型,研究了雷电流在高塔中的传输过程和衰减机制,得到结论：不同形状塔体,表面电流衰减特征不同。锥形塔的表面电流衰减具有方向性,自塔顶向塔底传播时,幅值几乎无衰减；方向相反时,有显著衰减。柱形塔的表面电流自塔顶向塔底以及反向传播时,幅值均有明显衰减。塔体不同高度处电流的衰减程度随着锥形塔的顶角和柱形塔的半径的增大、激励源的频宽的减小而增大。其次,将闪电通道和高塔分别看成均匀传输线,建立了雷击高塔的工程模型,利用... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 雷击高塔模型的研究进展
        1.2.2 雷击高塔暂态响应机理研究进展
        1.2.3 雷击高塔电磁场的研究及雷击高塔的应用研究进展
    1.3 论文主要研究内容
第二章 雷击高塔电流暂态响应机制
    2.1 基于3-D FDTD雷击高塔电磁模型的建立
        2.1.1 3-D FDTD求解塔体表面电流算法介绍
        2.1.2 计算模型的建立
        2.1.3 算法检验
    2.2 模拟结果分析
        2.2.1 t

        2.2.2 t≥T时,塔体表面电流分布
        2.2.3 塔体尺寸对电流分布的影响
        2.2.4 激励源对电流分布的影响
    2.3 本章小结
第三章 雷击高塔近场电磁辐射特征
    3.1 雷击高塔的工程模型
        3.1.1 模型及算法
        3.1.2 模型参数的选取
    3.2 模拟结果与讨论
        3.2.1 雷击高塔近距离地面电磁场极性特征
        3.2.2 模型参数对垂直电场极性的影响
        3.2.3 理论解释垂直电场极性反转现象
    3.3 本章小结
第四章 雷击高塔产生的远场辐射特征
    4.1 计算模型介绍
    4.2 理想地面雷击高塔产生的远场辐射特征
        4.2.1 塔内电流分布与远场特征
        4.2.2 FCCFs的精度检验及影响因素分析
    4.3 有限电导率地表对雷击高塔产生的远场的影响
        4.3.1 有限电导率地表对雷击高塔电磁场传播的影响
        4.3.2 有限电导率地面时FCCFs的精度检验及修订
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 论文创新点
    5.3 存在的问题与展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟雷电流冲击金属材料的金相组织分析[J]. 李家启,陈宏,曾理,李良福,覃彬全,林涛.  气象科技. 2012(05)
[2]导线雷电冲击电晕特性试验研究[J]. 杨鹏程,徐涛,叶奇明,甘鹏,谢梁,邬雄,陈水明.  中国电机工程学报. 2012(28)
[3]正极性雷电冲击电压下流注起始特性研究[J]. 耿屹楠,庄池杰,曾嵘,李志钊,余占清.  中国电机工程学报. 2012(19)
[4]分形闪电通道模型的建立及其电磁辐射特征[J]. 张其林,冯建伟,赵中阔,卞建春.  大气科学学报. 2010(06)
[5]时域有限元运算提速的一种新方法[J]. 刘昆,杜国宏,廖成.  微波学报. 2010(05)
[6]三维FDTD建模软件的开发及应用[J]. 毛剑波,杨明武,梁华国,姜万顺,刘金现,张猛.  微波学报. 2010(02)
[7]中高层大气瞬态发光事件（TLEs）及可能的影响[J]. 郄秀书,吕达仁,卞建春,杨静.  地球科学进展. 2009(03)
[8]雷电流最大陡度及幅值的频率分布[J]. 王巨丰,齐冲,车诒颖,范李莉.  中国电机工程学报. 2007(03)
[9]日本冬季人工引雷试验概述[J]. 张义军.  地球科学进展. 1991(02)

硕士论文
[1]高塔对雷击电流及其电磁辐射环境的影响[D]. 冯建伟.南京信息工程大学 2011



本文编号：3340360