基于时域有限差分法的雷电辐射电磁场的分析研究

论文摘要

针对土壤电阻率对雷电回击产生的辐射电磁场的影响,基于雷电流的传输线模型,建立了雷电通道附近的三维时域有限差分(FDTD)数值分析模型,分析了不同土壤结构的雷电辐射电磁场,比较了不同土壤电阻率对雷电辐射场的影响。计算结果表明,单层土壤的电阻率对雷电辐射电场的影响要比对磁场的影响显著;水平分层土壤的电阻率对雷电辐射电磁场的影响主要取决于上层土壤的电阻率,而垂直分层土壤的电阻率对雷电辐射近场区的影响并不显著。最后,本文给出了不同土壤电阻率对雷电辐射电磁场的幅值和上升时间的影响规律。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.1.1 雷电现象简介
• 1.1.2 雷电研究的意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国内外雷电研究动态
• 1.2.2 时域有限差分法的优越性
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 时域有限差分方法
• 2.1 时域有限差分原理
• 2.1.1 有限差分概念
• 2.1.2 时域有限差分原理
• 2.1.3 环路积分解释
• 2.2 时域有限差分法的相关技术
• 2.2.1 数值稳定性
• 2.2.2 吸收边界条件
• 2.2.3 激励源
• 2.3 本章小结
• 第三章 雷电模型
• 3.1 雷电成因及特征
• 3.1.1 云闪
• 3.1.2 地闪
• 3.2 雷电流分类及特征
• 3.2.1 雷电流的分类
• 3.2.2 雷电流的特征
• 3.3 雷电计算模型
• 3.3.1 计算模型概述
• 3.3.2 主要工程模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 雷电辐射场的时域差分计算
• 4.1 引言
• 4.2 雷电辐射场的计算方法
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 雷电流的加载
• 4.2.3 空气与土壤分界面电磁参数的选取
• 4.3 算法验证
• 4.3.1 完全纯导体大地的比较
• 4.3.2 有损大地的比较
• 4.4 土壤结构对辐射场的影响
• 4.4.1 水平分层土壤
• 4.4.2 垂直分层土壤
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况