收藏本站
《第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护》2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

地面建筑物对雷暴云大气电场影响的模拟研究

耿雪莹  张其林  刘明远  
【摘要】:目前,为了学术研究以及雷电监测预警业务的发展,许多气象部门和科研院所利用大气电场仪对雷暴云大气电场进行测量[1-5],并利用所测量的电场值进行雷电预警[6-7]。但由于观测场地的限制,大气电场仪往往安装在楼顶或者楼群周围,其测量结果可能或大或小地受到周围建筑物的影响。为了对测量数据进行误差分析和标定,除了实验手段[8-9]之外,就是数值模拟[10]。大气中的静电场问题可归结为在给定电荷分布和边界条件下求解泊松方程[11],常用的数值解法包括模拟电荷法、有限元法以及有限差分方法等。本文就利用有限差分方法计算大气电场的畸变进行了较为详细的阐述,采用七点差分格式[12]建立三维空间内电场的差分方程组,并介绍了超松弛迭代法求解差分方程组的方法。为了对算法进行检验,将模拟的结果与电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell[13]的结果进行了对比,二者的一致性较好。模型中选用的雷暴云电荷结构为较为典型的正偶极子结构,即主正电荷区位于主负电荷区之上,并且在其底部还存在一个小的正电荷堆[14]。文中模拟了几种建筑物及建筑群周围大气电场的分布情况,并且对孤立建筑物的情况进行了进一步的分析,结果表明:1)建筑物的存在对周围大气电场产生较大的影响,建筑物顶部的大气电场明显大于地面,且随建筑物高度增加而增强。如建筑物的长、宽均为40m,高度h=10、20、50和100m时,楼顶的大气电场分别是地面(当建筑物不存在时地面相同位置)处的1.4、1.7、2.8和4.5倍。且其转角处的电场最大。2)地面建筑物对地面电场存在明显的屏蔽作用,距离建筑物越近,其屏蔽作用越明显,相应的地面电场就越小,影响范围约为建筑物高度的3.5倍以内。因此,对大气电场的测量需要考虑周围建筑物的影响。不过,由于实际的雷暴电荷结构非常复杂,而且实际中的建筑物形状和结构也会更为复杂,今后还需要在这些方面进行更加深入的研究和探讨。

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 朱男男;宫全胜;易笑园;;地面大气电场资料在强对流天气预报中的应用[J];气象科技;2010年04期
2 张腾飞;季鑫源;行鸿彦;;电场仪标定系统设计[J];气象水文海洋仪器;2010年04期
3 孟青,吕伟涛,姚雯,何平,张义军,刘强,李林,张曼,常晨;地面电场资料在雷电预警技术中的应用[J];气象;2005年09期
4 赵阳;郄秀书;孔祥贞;张广庶;张彤;杨静;冯桂力;张其林;王东方;;人工触发闪电电流波形特征参数分析[J];物理学报;2009年09期
5 周筠珺,郄秀书,谢屹然,张广庶,王怀斌,张彤;青藏高原腹地的雷电物理特征[J];中国电机工程学报;2004年09期
6 张其林,郄秀书,王怀斌,陈成品,张广庶,张彤;近距离负地闪电场波形的观测分析与数值模拟[J];中国电机工程学报;2005年18期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦新燕;肖鹏程;;基于Ansoft的电机设计及瞬态分析[J];湖北第二师范学院学报;2011年02期
2 章秀君;赵燕伟;孙建辉;单晓杭;汪庆武;;模态试验悬挂系统长行程电磁力装置的磁场分析与仿真[J];轻工机械;2009年03期
3 张其林;郄秀书;周筠珺;张廷龙;孔祥贞;冯桂力;杨静;赵阳;张义军;;人工引发雷电先导-回击过程的电场变化特征[J];强激光与粒子束;2006年12期
4 张北镇;向飞;谭杰;常安碧;;直线变压器驱动源馈入方式模拟研究[J];强激光与粒子束;2010年11期
5 杨永龙;钱莉;王生元;;防雷接地体性能改善及接地电阻分析计算[J];气象科技;2008年04期
6 柴瑞;王振会;肖稳安;杨仲江;张慧良;张卫斌;;大气电场资料在雷电预警中应用[J];气象科技;2009年06期
7 朱男男;宫全胜;易笑园;;地面大气电场资料在强对流天气预报中的应用[J];气象科技;2010年04期
8 张其林;邵程远;路明月;耿敏;;雷电监测预警系统在青岛地区试验结果分析[J];气象科技;2010年05期
9 纪晓玲;胡文东;穆建华;杨侃;陈晓娟;辛尧胜;马筛艳;;基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统[J];气象科技;2012年02期
10 付伟基;陆汉城;王亮;张入财;吕作俊;;WRF模式对弱强迫系统中雷暴预报个例研究[J];气象科学;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苑舜;徐家贺;于力;;大容量真空断路器永磁操动机构的研究[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
2 赵贤产;吴剑强;马宁;黄嵘;;一次强雷击的空气冲击波引发灾害分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
3 赵科义;李治源;;电磁领域的得力助手——电磁场有限元分析软件Maxwell[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
4 张腾飞;季鑫源;易秀成;行鸿彦;;电场仪标定装置设计[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
5 朱佳;季鑫源;易秀成;行鸿彦;;基于Delphi的电场标定上位机控制系统的实现[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
6 邓斌;李建新;胡明春;;基于矩量法的金属圆柱散射体散射特性研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
7 曾山佰;肖稳安;吴珂;;5.27苏州地区强雷暴天气过程雷电探测资料应用分析[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
8 李会香;谢德馨;任自艳;;基于整数规划与中心磁场的MRI永磁主磁体的匀场方法研究[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会青年优秀论文[C];2010年
9 唐海;季鑫源;行鸿彦;肖稳安;易秀龙;;差分式大气电场仪的设计[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
10 黄云志;;基于边缘电场传感器的涂层厚度检测系统[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 蔡晓云,宛霞,郭虎;北京地区闪电定位资料的应用分析[J];气象科技;2001年04期
2 杨国锋,汤达章,刘晓,张一平;一次强风暴天气闪电定位资料与雷达资料的综合分析[J];气象科技;2005年02期
3 罗树如,支树林,俞炳;强对流天气雷电参数和雷达回波特征个例分析[J];气象科技;2005年03期
4 何晖;李宏宇;;北京地区闪电特征初探[J];气象科技;2005年06期
5 王维佳;刘建西;孙林生;;成都地区地闪时空特征分析[J];气象科技;2006年06期
6 林良勋;梁巧倩;温晶;曾琮;;广州地区雷电时空分布特点及天气学分析[J];气象科技;2006年06期
7 许小峰;雷电灾害与监测预报[J];气象;2004年12期
8 孟青,吕伟涛,姚雯,何平,张义军,刘强,李林,张曼,常晨;地面电场资料在雷电预警技术中的应用[J];气象;2005年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐超;结构电子与大气电场的关系[J];现代物理知识;2004年05期
2 张建国,张国勇,王晋萍;场电特性与防雷工程[J];山西气象;2000年03期
3 言穆弘,申巧南,周春科,郝建国;我国部份地区雷暴活动、大气电场等与太阳活动的关系[J];高原气象;1988年02期
4 张建国;浅谈大气电场与雷害成因[J];山西气象;2000年01期
5 张广庶,郄秀书;大气电场、电流多路同步测量的数据实时采集和滚动显示记录系统[J];高原气象;1997年02期
6 李振武;;大气电场的几种测量方法[J];光盘技术;2009年09期
7 孙景群 ,周诗健;晴天大气中的电[J];气象;1976年Z1期
8 习岗;杨运经;;大气电场及其对植物和农业的影响[J];大学物理;2008年12期
9 言穆弘,肖庆复,申巧南;1988年9—11月西太平洋海区大气电场特征分析[J];高原气象;1990年04期
10 彭玉芬;孙百安;孙祥凤;姜水平;张能胜;;建阳市大气电场特征及其在雷电预警中的应用[J];气象水文海洋仪器;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 耿雪莹;张其林;刘明远;;地面建筑物对雷暴云大气电场影响的模拟研究[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
2 支风梅;施丹平;陈飞;;大气电场资料在雷电预报预警中的应用[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
3 丁德平;甘璐;邓长菊;韩超;谢庄;;北京地区大气电场的特征及在雷电预警中的应用[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
4 孟德东;高霞;;利用大气电场监测数据实现雷电预警的尝试[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
5 杨波;;大气电场资料与雷达回波融合的一种方法[A];中国气象学会雷达气象学与气象雷达委员会第一届学术年会文集[C];2005年
6 李颖;王振会;肖稳安;曾庆锋;杨天琦;;基于FFT的大气电场频谱分析及雷暴预报研究[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
7 王强;王建初;许晓东;;电场时序差分阈值雷电预警方法与实例分析[A];第五届长三角气象科技论坛论文集[C];2008年
8 张晓强;袁冬梅;;雷电监测定位设备的应用分析[A];“推进气象科技创新,提高防灾减灾和应对气候变化能力”——江苏省气象学会第七届学术交流会论文集[C];2011年
9 王强;王建初;顾宇丹;;电场时序差分在雷电预警中的有效性分析[A];第四届长三角科技论坛论文集(下册)[C];2007年
10 罗福山;庄洪春;何渝晖;张健;陈祖源;刘一鸣;姜棣昭;邱学刚;谌晓茅;孙德城;崔先星;程金虎;赵宁华;;微火箭电场仪及其应用[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 贾冰 张守涛;江苏基本建成大气电场监测网[N];中国气象报;2009年
2 记者 唐和明;三市将建大气电场监测站[N];甘肃经济日报;2007年
3 周月桂;长株潭将建大气电场监测网[N];湖南日报;2007年
4 通讯员 周游 建德记者站 李牡娇;工厂建个气象站 年减损失上千万[N];杭州日报;2009年
5 本报记者 简菊芳;来自背后的力量[N];中国气象报;2009年
6 冯颖;云南进一步提高雷电监测预警服务能力[N];中国气象报;2008年
7 张腾飞;云南打造防雷安全一片天[N];中国气象报;2006年
8 裴云云实习生 陈志霞;我区进入雷暴多发季节[N];宁夏日报;2008年
9 本报记者 曾涛 通讯员 周扬天;雷霆鼓之闻新声[N];中国气象报;2010年
10 记者 刘跃 实习记者 柏云飞;国家气象局副局长宇如聪到玉调研[N];玉溪日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郑栋;闪电活动与降水的相关关系研究[D];中国科学院研究生院;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨天琦;基于分形的大气电场资料特征分析及其误差控制[D];南京信息工程大学;2012年
2 李颖;大气电场资料时频分析及在短时临近雷电预警中的应用[D];南京信息工程大学;2012年
3 张华伟;数字化电场探空系统的跟踪定位与探测信号处理[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
4 程斌;三维雷暴云模式起电放电的改进和对比研究[D];南京信息工程大学;2012年
5 徐鸣一;2009年7月6日南京强雷暴天气分析[D];南京信息工程大学;2011年
6 师正;雷暴云电荷结构对闪电放电影响的数值模拟[D];南京信息工程大学;2012年
7 孙京;雷暴电活动的数值模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
8 徐良韬;雷暴中的起电放电物理过程在WRF模式中的耦合及检验[D];中国气象科学研究院;2012年
9 王宁宁;气溶胶对雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 朱浩;基于多种观测资料的南京地区雷电临近预报研究[D];南京信息工程大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026