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正版 雷电回击电磁场建模与计算 陈亚洲//万浩江//王晓嘉 国防工
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第1章 概述
1.1 雷电的形成
1.1.1 雷暴云的起电
1.1.2 雷暴云的放电
1.1.3 雷电电磁脉冲的形成机理
1.2 雷电的观测
1.2.1 先导过程的观测
1.2.2 通道底部电流的测量
1.2.3 电磁场的观测
1.3 雷电的危害
1.3.1 直击雷的危害
1.3.2 雷电电磁脉冲的危害
第2章 雷电回击过程建模
2.1 雷电通道底部电流的特征参数
2.1.1 实测雷电流的统计特性
2.1.2 标准规定的雷电流波形
2.2 雷电通道底部电流模型
2.2.1 双指数函数模型
2.2.2 Heidler函数模型
2.2.3 脉冲函数模型
2.2.4 其他底部电流函数模型
2.2.5 底部电流模型的拆分形式
2.3 标准雷电流的拆分拟合
2.4 雷电回击模型
2.4.1 回击模型的分类
2.4.2 传输电流源类型的工程模型
2.4.3 传输线类型的工程模型
第3章 垂直放电通道雷电回击电磁场的计算
3.1 麦克斯韦方程组与达朗贝尔方程
3.1.1 麦克斯韦方程组与势函数
3.1.2 洛伦兹规范与达朗贝尔方程
3.1.3 洛伦兹规范下达朗贝尔方程的解
3.2 垂直通道雷电回击电磁场的建模与推导
3.2.1 计算模型
3.2.2 单极子法
3.2.3 偶极子法
3.2.4 单极子法与偶极子法等价性的证明
3.3 几种回击工程模型有效性的比较
3.3.1 含有δ函数的积分计算
3.3.2 传输电流源类工程模型的电磁场计算
3.3.3 传输线类工程模型的电磁场计算
3.3.4 回击工程模型有效性的比较
3.4 回击参数对垂直通道地面雷电回击电磁场的影响
3.4.1 通道高度的影响
3.4.2 回击速度的影响
3.4.3 回击电流波形的影响
3.5 垂直通道空间雷电回击电磁场的计算
3.5.1 不同高度处的电磁场比较
3.5.2 不同场区的电磁场空间分布及其特征
3.5.3 标准规定波形产生的空间电磁场
3.6 大地有限电导率对雷电回击电磁场的影响
3.6.1 时域有限差分方法
3.6.2 单一大地介质的影响
3.6.3 大地水平分层的影响
3.6.4 大地垂直分层的影响
第4章 倾斜放电通道雷电回击电磁场的计算
4.1 空间任意倾斜偶极子产生的电磁场
4.2 理想大地条件下倾斜通道雷电回击电磁场的建模
4.2.1 坐标变换法及其适用范围
4.2.2 基于偶极子法的解析表达式
4.2.3 解析计算方法的验证
4.3 间击参数对理想大地条件下倾斜通道雷电回击电磁场的影响
4.3.1 通道倾斜角度的影响
4.3.2 回击速度的影响
4.3.3 通道长度的影响
4.3.4 观测方位角的影响
4.4 有耗大地条件下倾斜通道雷电回击电磁场的计算
4.4.1 基于三维FDTD法的计算模型
4.4.2 FDTD计算模型的验证
4.4.3 沿海地貌条件下的回击电磁场特征
4.5 弯曲通道雷电回击电磁场的计算
4.5.1 计算方法
4.5.2 通道观测尺度的影响
4.5.3 回击电流波形的影响
第5章 地表雷电回击电磁场的近似计算
5.1 实测回击电流与电磁场的波形对比分析
5.2 垂直通道地面回击电磁场的近场区近似计算
5.2.1 近场区近似公式的推导
5.2.2 近似结果与精确结果的比较
5.2.3 回击电流波形的影响
5.3 垂直通道地面回击电磁场的远场区近似计算
5.3.1 远场区近似公式的推导
5.3.2 近似结果与精确结果的比较
5.3.3 回击电流波形的影响
5.4 回击速度对雷电电磁场与通道底部电流波形近似性的影响
5.4.1 对近场区近似性的影响
5.4.2 对远场区近似性的影响
5.4.3 回击速度为光速时地表雷电电磁场的理论推导
第6章 雷电电磁脉冲场模拟与应用
6.1 雷电脉冲电场的模拟与测量
6.1.1 冲击波发生器
6.1.2 横电磁波传输装置及其内部电场的测量
6.2 雷电脉冲磁场的模拟与测量
6.2.1 模拟方法
6.2.2 测量方法与结果
6.2.3 脉冲线圈参数对磁场的影响
6.3 某型无线电引信的雷电电磁脉冲场辐照效应试验
6.3.1 引信遭遇的雷电电磁环境特性分析
6.3.2 引信性能检测装置
6.3.3 勤务处理状态下引信的辐照试验
6.3.4 工作状态下引信的辐照试验
6.4 某型无人机的雷电电磁脉冲场辐照效应试验
6.4.1 雷电脉冲电场的辐照试验
6.4.2 雷电脉冲磁场的辐照试验
参考文献
陈亚洲,男,生于1975年,军械工程学院副教授,军械工程学院强电磁场环境模拟与防护技术国防科技重点实验室副所长。1999年师从刘尚合院士,主要从事电磁场理论、模拟和试验研究, 2002年获得博士学位。主要研究方向为装备电磁环境效应与防护。
本书是在国家自然科学基金项目(项目编号:51077132、51377171)研究成果的基础上,经过进一步的补充、完善而成的,主要针对雷电回击过程产生的电磁场特征及其模拟方法展开论述。全书以雷电回击电磁场的理论建模、近似计算、模拟应用为主线,在吸收国内外雷电回击电磁场解析计算与环境模拟研究最新成果的基础上,重点阐述了雷电回击电磁场的解析和数值计算方法、地表雷电回击电磁场的近似解析计算方法以及雷电回击电磁场的环境模拟技术等几个方面。
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