在現(xiàn)代社會中,雷電電磁脈沖對電力、通訊、航空等領(lǐng)域的危害非常嚴重。雷電水平電場是研究雷電電磁耦合及其破壞效應(yīng)的關(guān)鍵參量之一。不過,現(xiàn)有的電磁仿真算法在計算精度和耗時等方面還存在一系列問題。因此,提出一套更快速、更高效的近似算法是十分必要的。 本論文主要圍繞地閃回擊水平電場的時域算法和感應(yīng)過電壓峰值估算等問題開展工作。首先,基于二維時域有限差分算法(2-D FDTD),本文對雷電水平電場時域方程(B-P方程)的精度進行了全面檢驗,并對不同土壤電參數(shù)和地閃放電模型下的水平場形成機制進行了探討。其次,考慮到土壤電參數(shù)的水平分層特點,對現(xiàn)有的架空線感應(yīng)過電壓峰值估算公式進行了推廣,并利用二維時域有限差分算法(2-D FDTD)與Agrwal耦合模型算法對其精度進行檢驗。具體結(jié)論如下： 1)在土壤水平分層情況下,在距離閃電通道50-1000m范圍內(nèi),B-P時域方程的計算誤差小于10%。在距離閃電通道的更近距離范圍,例如30m,B-P方程能較好的模擬出水平電場波形的上升沿部分,但波形的下降沿部分衰減更快,存在誤差。通過對比發(fā)現(xiàn),B-P時域算法和C-R頻域算法在土壤水平分層情況下的計算精度基本一致,...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖3.7傳輸線等效模型示意圖

分界面反射回來的電場波可以忽略不計。在傳輸線模型中，角向磁場在時域中可以被模擬為一個理想電流源，圖3.7所示的電路可通過PSpice軟件建模求解。3.2水平分層土壤結(jié)構(gòu)下的C-R算法介紹頻域Cooray-Rubinstein(C-R)算法是目前雷電水平電場研究中最常用到的方法之一....

圖3.8FDTD方法計算雷電通道周圍電磁場的模型

圖3.8FDTD方法計算雷電通道周圍電磁場的模型Maxwell旋度方程的時域表達式為：—dE)-VxH=—+J (3.dt-dB-VxE=-^-J? (3.dt將式(3.20)、式(3.21)按照旋度公式展幵后，每一個電場分量應(yīng)被四個磁分量環(huán)繞，同理每一個磁場分量....

圖4.3Agrawal稱合模型中電壓和電流的差分離散網(wǎng)格

第四章水平分g土壤條件下感應(yīng)過111壓峰值近似公式 廠+1一廠A/r/:+,-/；_.)a/2fEhl,-Ehl,v:+,+V；.,-2v；)k'C2AxJ2LC\2Ax Ax'J/"+1= -Eh,"1+卜’+。-'-....

圖4.6水平分層土壤條件下的感應(yīng)過電壓波形(a)土壤結(jié)構(gòu)1>y}5}mr})土壤結(jié)構(gòu)1,}}m;(e)土坡結(jié)構(gòu)2,X50m;(d)土壤結(jié)構(gòu)2,y}400m

擊速度v=1.2X108m/s。圖4.5給出了兩種結(jié)果的水平電場波形圖。從圖中可以看出，我們模擬的結(jié)果與Paulino等的結(jié)果只在波尾部分稍有差異，這表明我們的程序是正確的。

本文編號：3975841