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摘要
材料遭受雷电直击后的损伤机理是飞机、油罐等系统雷电防护研究的基础。基于电弧的磁流体动力学及其放电时阴极–电弧–阳极的联合分析，该文建立长持续时间雷电流电弧下材料损伤的电–磁–热–力耦合模型，研究雷电流电弧的热流体动力学特征；计算雷电流电弧作用下材料的损伤深度，并讨论材料损伤过程中各能量的贡献以及影响因素。结果表明，以飞机常用材料铝合金3003为示例，在幅值为400A、持续时间为500ms的长持续时间雷电流分量作用下，材料的损伤深度计算值为3.52mm，相比试验结果误差为6.2%；电弧弧柱的峰值温度为29700K，流速峰值为254m/s，压力峰值为103.7kPa。此外考虑电弧与电极间的能量传递过程，认为电弧与阳极材料的电弧热传导和材料表面吸收的电子能量是造成材料损伤的主要原因。
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单位上海交通大学; 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室
