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雷电电磁场的数值仿真计算及Liew土壤电离模型的参数获取

刘昆  孙秀斌  
【摘要】:近年来,随着电子科学技术的迅速发展,越来越多的微电子器件设备被用于电力、交通、通信等部门的数据采集、系统控制及通讯等,而雷灾对象也已主要集中在这些具有很低信号电压的设备上,这些设备对各种电磁骚扰均很敏感。众所周知,对雷电辐射电磁场的实验监测和理论分析已成为深入分析雷电现象,了解雷电发展规律及可能影响的重要手段。而电磁场数值计算方法是实现雷电电磁场定量分析的有效方法。雷电电磁场计算的理论基础是麦克斯韦方程组,当前各种主流电磁场数值计算方法在雷电电磁场仿真、计算中均有应用,但各类方法的计算性能表现不一,本文将就三种主流计算电磁学方法—矩量法(MoM)、有限元(FEM)和时域有限差分方法(FDTD)等的应用进行比较分析。在上述数值方法中,时域有限差分方法具有很多其它数值算法难以具备的优势,如:直接时域计算、广泛的适用性、节约存储空间和计算时间、适合并行计算等。近年来,由于这些特点,FDTD已为越来越多雷电电磁场研究人员和学者所青睐。迄今为止,Liew土壤电离模型参数的确定方法通常都是尝试匹配,这对研究人员的经验程度要求较高,而且存在很大的随意性和不确定性,因此,本文将探讨基于时域有限差分方法的Liew土壤电离模型的参数获取,为模型更合理的建立提供思路。

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