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摘要
由雷电引起的浪涌电压和电流是造成电子设备失效甚至损坏的主要因素。雷电辐射电磁场的水平电场分量在雷电瞬态过电压的研究计算中占据重要位置,然而目前针对雷电辐射水平电场的近似算法均是将地表假设成光滑地表,但现实中的地表常常存在高低起伏的特征。针对上述问题,基于Cooray-Rubinstein算法(简称C-R算法)提出了一种适用于二维分形粗糙地表的雷电水平场计算的新算法,并利用三维时域有限差分方法对其适用范围和精度进行了检验。结果表明:相比于光滑地表,粗糙地表对雷电水平电场的衰减不容忽视,尤其在回击开始的几个微秒范围内,水平电场的幅值会出现明显的衰减;当高度均方根δ=5 m时,水平电场的幅值可衰减到原来的一半;当地面电导率的变化范围从0.1 S/m到0.01 S/m时,新算法的结果与三维时域有限差分方法的结果相比具有较好的适用精度,且节约了运算时间和计算成本,更利于推广到雷电定位技术和架空配电线路的雷电防护工程计算中。
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单位南京信息工程大学; 物理学院
