雷電電磁場(chǎng)計(jì)算方法及沿地表傳播特性的研究.pdf

1、雷電輻射電磁場(chǎng)在大尺度復(fù)雜環(huán)境內(nèi)傳播規(guī)律的研究對(duì)于了解雷電現(xiàn)象、掌握雷電本質(zhì)、實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電的預(yù)警、防護(hù)具有重要意義。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“雷電電磁場(chǎng)廣域傳播規(guī)律和雷電流反演計(jì)算方法的研究”(60601013),主要研究了單層有損土壤、電離層、地球曲率、水平和垂直分層土壤、建筑物、山體對(duì)雷電輻射磁場(chǎng)傳播的影響,在通過(guò)與測(cè)量結(jié)果、其他文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證本文方法和公式正確性的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)了多種因素對(duì)雷電輻射磁場(chǎng)傳播規(guī)律的影

2、響。本文取得的主要研究成果如下:
　　 (1)推導(dǎo)了單層有損土壤情況下電偶極子輻射電磁場(chǎng)的計(jì)算公式,并獲得了在單層有損土壤地表雷電輻射磁場(chǎng)的計(jì)算方法?；谏鲜龉胶屯昙儗?dǎo)體地面上雷電輻射場(chǎng)的計(jì)算公式分析了雷電通道高度、觀測(cè)點(diǎn)高度、土壤電導(dǎo)率對(duì)雷電磁場(chǎng)傳播的影響,并分析了目前常用的依據(jù)雷電磁場(chǎng)反演雷電流強(qiáng)度的公式的有效性,提出了考慮土壤電導(dǎo)率情況下的修正方法。
　　 (2)基于多層鏡像和導(dǎo)體球鏡像方法推導(dǎo)了考慮電離層和地球

3、球形曲率情況下雷電輻射電磁場(chǎng)的計(jì)算公式,分析了電離層高度、地球球形曲率對(duì)雷電磁場(chǎng)的影響,并結(jié)合實(shí)際測(cè)量結(jié)果分析了實(shí)際電離層對(duì)雷電輻射磁場(chǎng)的影響。
　　 (3)利用赫茲位結(jié)合遞推方法,推導(dǎo)了水平多層土壤上方雷電輻射磁場(chǎng)的計(jì)算公式。重點(diǎn)分析了兩層土壤模型情況下,上下層土壤電導(dǎo)率的變化對(duì)雷電磁場(chǎng)傳播的影響規(guī)律。
　　 (4)基于兩層垂直分層土壤構(gòu)成的混合路徑上電偶極子輻射場(chǎng)的計(jì)算公式,結(jié)合遞推方法,獲得了三層垂直分層土壤的混合

4、路徑上電偶極子輻射場(chǎng)的計(jì)算公式,分析了土壤垂直分層對(duì)雷電磁場(chǎng)的影響規(guī)律。
　　 (5)提出了分析面單元在完純導(dǎo)體地面上方電磁散射的時(shí)域積分方程法。應(yīng)用上述方法分析了建筑物對(duì)置于其附近和頂部的雷電磁場(chǎng)測(cè)量探頭的影響,得出了建筑物寬度和高度對(duì)其附近區(qū)域磁場(chǎng)的影響曲線。
　　 (6)以介質(zhì)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的總場(chǎng)作為待求量,結(jié)合點(diǎn)匹配法建立求解方程,提出了分析有損介質(zhì)體散射的頻域體積分方程法。應(yīng)用該方法建立山體分塊有損介質(zhì)模型,結(jié)合