雷電電磁場計算方法及沿地表傳播特性的研究.pdf

1、雷電輻射電磁場在大尺度復(fù)雜環(huán)境內(nèi)傳播規(guī)律的研究對于了解雷電現(xiàn)象、掌握雷電本質(zhì)、實現(xiàn)對雷電的預(yù)警、防護具有重要意義。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“雷電電磁場廣域傳播規(guī)律和雷電流反演計算方法的研究”(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、山體對雷電輻射磁場傳播的影響,在通過與測量結(jié)果、其他文獻的計算結(jié)果進行對比,驗證本文方法和公式正確性的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)了多種因素對雷電輻射磁場傳播規(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的計算公式,并獲得了在單層有損土壤地表雷電輻射磁場的計算方法?；谏鲜龉胶屯昙儗?dǎo)體地面上雷電輻射場的計算公式分析了雷電通道高度、觀測點高度、土壤電導(dǎo)率對雷電磁場傳播的影響,并分析了目前常用的依據(jù)雷電磁場反演雷電流強度的公式的有效性,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的計算公式,分析了電離層高度、地球球形曲率對雷電磁場的影響,并結(jié)合實際測量結(jié)果分析了實際電離層對雷電輻射磁場的影響。
　　 (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的計算公式。重點分析了兩層土壤模型情況下,上下層土壤電導(dǎo)率的變化對雷電磁場傳播的影響規(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的計算公式,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的計算公式,分析了土壤垂直分層對雷電磁場的影響規(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域積分方程法。應(yīng)用上述方法分析了建筑物對置于其附近和頂部的雷電磁場測量探頭的影響,得出了建筑物寬度和高度對其附近區(qū)域磁場的影響曲線。
　　 (6)以介質(zhì)體內(nèi)電場強度的總場作為待求量,結(jié)合點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