雷電電磁場FDTD分析.pdf

1、本文通過對影響電磁環(huán)境的自然雷電進(jìn)行建模，研究了雷電放電過程中電磁輻射(LEMP)場強(qiáng)的理論計算和數(shù)值計算方法，并實(shí)現(xiàn)了雷電電磁場的計算，模擬了雷電電磁場的分布規(guī)律。主要研究內(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，然后對雷電回?fù)綦娏鞯牧N工程模型進(jìn)行了計算和討論，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。 在雷電電磁場的理論計算方

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程。通過建立雷電偶極子模型，得到了空間任意場點(diǎn)的水平電場Er、垂直電場Ez和切向磁場Bφ的微分表達(dá)式。對于地面場點(diǎn)則直接導(dǎo)出了Ez和Bφ的解析公式。 在雷電電磁場的數(shù)值計算方面，通過在時間和空間上對雷電流進(jìn)行離散，運(yùn)用有限差分時域(FDTD)法對雷電放電空間進(jìn)行離散，得到了整個空間的雷電電磁場強(qiáng)度。并通過誤差曲線，對偶

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)行了對比分析，結(jié)果說明數(shù)值方法的計算結(jié)果與精確的解析解是一致的。此外，本文還研究了回?fù)羲俣取⑼ǖ栏叨群痛蟮仉娙萋实葏?shù)對雷電回?fù)綦姶艌龅挠绊?。并初步探討了雷電電磁脈沖對電子設(shè)備的危害及其防護(hù)措施。 最后，對本文的研究工作進(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)值計算方法，即時域有限差分法求解雷電空間任意場點(diǎn)的電磁場；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