环境因素对正极性流光-先导转化过程的影响研究

在地闪连接过程中,正极性连接先导的始发和传播是决定建筑物是否遭受雷击的关键因素之一。但已有的正先导始发模型都是基于垂直于地面且形状规则的孤立接闪杆(避雷针),并不适用于形状各异的高大建筑物。因此,基于Gallimberti提出的流光-先导转化的热动力学模型,对已有的正先导始发模型进行了改进,并推广到任意形状的高大建筑物,分析了周围的环境因素(如温度、压强和湿度)对建筑物拐角位置处的正先导始发(或称为流光-正先导转化)过程的影响。结果表明:1)标准大气条件下,建筑物(长50 m、宽50 m、高100 m)拐角处流光-正先导转化所需要的最小电晕电荷量为0.522μC,转化时间为4.26μs,电晕电荷量越小,相应的流光-正先导转化的时间越长;2)当环境温度越低、湿度越大、压强越高时,流注茎-先导转化所需要的最小电晕电荷量越大,流注茎-先导的转化时间越短,其中,湿度的影响最大。     

考虑上行先导情况下建筑物闪击距离和吸引半径研究

现国内外的建筑物雷电防护标准广泛采用电气几何模型(EGM)来考虑防护效果,电气几何模型(EGM)主要是基于长间隙放电实验和若干半经验公式得出的,在得到等效结果的同时却未能从物理过程方面进行详尽的描述。而先导发展模型充分考虑了闪击放电过程,从微观物理机制方面描述了闪击的发展过程,是一种比电气几何模型描述更加精确的闪电物理模型。使用先导发展模型通过对多种情况的模拟,得到了不同电流强度下建筑物闪击距离和吸引半径与建筑物高度三者间的关系。通过研究后发现在充分考虑上行先导情况的先导发展模型中,当建筑物高度较低且电流强度较小时,得到的闪击距离和吸引半径小于传统电器几何模型(EGM)结果。模型得到的结果表明了对于高大建筑物以及发生大电流闪击时,仅通过防护标准中得到的结果已不能充分满足保护需要。研究结果可为建筑物雷电防护设计提供更加切合实际的参考依据。     

土壤非线性电离对单根水平接地体冲击特性参数的影响研究

土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分(3-D FDTD)数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性电离效应模型;根据电磁场理论,建立了水平接地体仿真模型,然后从暂态冲击接地电阻、最大暂态地电位升(GPR)和电导率分布等接地体特性参数角度来研究水平接地体冲击散流的物理过程。研究表明:1雷电流在接地体及其周围土壤的散流是复杂的电磁暂态过程,接地体的散流极不均匀;2土壤非线性电离效应减小暂态冲击接地电阻,而且考虑了土壤非线性电离效应的最大暂态地电位升要远远低于未考虑土壤非线性电离的情况;3接地体端部附近土壤电离区域大于中部附近电离区域,具有明显的端部效应。     

传播效应对远距离雷电电磁场的影响

雷电电磁波沿着地球表面传播时,受传播效应影响波形会发生畸变,进而影响雷电定位系统的精度.采用Wait解析算法研究了地面有限电导率与地球曲率对1 000 km以内雷电电磁场波形的影响,对不同回击电流波形和不同电导率情况下的远场衰减系数进行了拟合,修正了现有的回击电流峰值反演公式,并对传播效应带来的远场波形到达时间延迟量进...