闪电脉冲电磁场在地下空间的分布特性

为了研究闪电脉冲电磁场(LEMP)在地下传播的过程与空间分布特性,本文采用一种改进的时域有限差分法(FDTD)计算了LEMP在整个地下空间的传播过程.与以往发表的研究只局限在个别观察点的讨论不同,本文通过计算得到了空间中所有网格位置上的电磁场、时间导数、功率密度和能量密度及它们的峰值,并将它们按照空间坐标表示在相应的分布彩图中.发现在靠近地表和远离闪电通道的区域内,LEMP的各个分量同时在平行和垂直地面的两个方向上呈指数型衰减.其中磁场与水平电场的峰值在整个空间极性统一,且呈现类双指数形分布.而垂直电场在地下的峰值分为极性相反的两个区域,并且靠近闪电通道的区域呈类球状分布.其他特性参量也有类似以上的空间分布特点.并且本文通过对不同大地电导率、电容率、放电通道模型和基电流情况的计算,发现虽然在个别情况下LEMP在地下空间的数值整体增大,但整体分布特征并未改变.即使是在水平或垂直分层大地的情况下,同一层内部仍然具有相同的分布规律.甚至是在击中避雷针情况下,LEMP在地下空间的分布特点也仍然未变.而这些分布规律和特征的发现和利用,将为地下管线、设备、线缆的电磁防护设计与位置规划提供重要的支持.