建筑物尖端上行正先導始發(fā)過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、上行先導的始發(fā)是地面高大建筑物遭受到雷擊的首要條件。一般情況下，建筑物的尖端也是閃電襲擊時正極性向上先導始發(fā)并且能夠自持傳播的位置。因此，對上行先導始發(fā)過程的研究也是研究閃電與地面物體間連接過程關鍵的一步。另一方面，在雷暴云過境的過程中上行先導的始發(fā)對地面高大建筑或高塔遭受雷擊危害的預測也是十分重要的。
　　針對現(xiàn)已有模型所存在的問題，本文首先從先導始發(fā)的物理過程考慮，利用電位畸變法獲得建筑物尖端初始電暈電荷量，根據(jù)Gallimb

2、erti正先導熱力學模型和能量平衡方程，計算流注莖-先導轉化時間和錐形流注莖初始半徑。最后，在此基礎上，考慮空間電荷的屏蔽效應，確定二次電暈起始條件，建立了一套更加合理的針對于高大建筑物尖端處的正極性迎面先導始發(fā)模型，并得到了錐形流注莖長度與流注莖半徑的關系表達式，證明了隨著電流的注入，根部優(yōu)先轉化為先導;流注-先導的轉化時間隨注入電荷量的增加和流注莖半徑的減小而縮短。
　　在流注-先導轉化的過程中，轉化時間會受到多種因素影響。本

3、文對地面建筑物拐角等尖端處流光-正先導轉化過程中熱動力部分進行了討論，并與自持傳輸模型(SLIM)對比，同時與不考慮振動能向平動能轉化情況下的參數(shù)進行討論，并分析了周圍的環(huán)境因素（如溫度、壓強和濕度）對流光-正先導轉化過程中所需要的最小電暈電荷量和轉化時間的影響。結果表明:當電暈電荷量越小時，流注莖-先導轉化的時間越長;當環(huán)境溫度越低、濕度越大、壓強越高時，流注莖-先導轉化所需要的最小電暈電荷量越大，流注莖-先導的轉化時間越短，其中，濕

4、度的影響最大。
　　采用正先導始發(fā)模型，對在不同的雷電流強度和不同高度情況下的建筑物的吸引半徑進行了計算，根據(jù)計算結果擬合出了吸引半徑與雷電流幅值和建筑物高度的關系表達式，并利用本文模型的建筑物的等效半徑與自持傳輸(SLIM)等其他模型的計算結果進行了對比。同時，也考慮了環(huán)境因素（大氣壓強、空氣濕度以及溫度）對建筑物拐角等尖端處吸引半徑的影響。結果表明:建筑物較低時，其等效半徑與SLIM結果已相當接近，建筑物較高時，對應的等效半徑