雷电水平电场时域近似算法研究及精度验证

雷电水平电场是计算雷电感应过电压的关键参数.为了准确高效的求解出雷电水平电场,利用Barbosa和Paulino所提出的雷电水平电场时域近似算法(B-P方程)对距离闪电通道100～1 000m范围内雷电水平电场进行模拟,分析了不同雷电参数及大地电参数对水平电场特性所产生的影响,并应用2-D FDTD方法对B-P方程的精度进行检验.结果表明:若模拟中地面电导率σ设置越低、观测点距地面高度h设置越低、观测点到闪击点距离r0设置越远、回击速度v设置越大时,电磁场所包含的高频分量比重越大,模拟出水平电场波形的双极性特征越明显;相比于首次回击电流,当模拟中采用继后回击电流时,模拟出水平电场波形的双极性特征更明显;除了电导率σ较低时(σ≤0.001 S/m) B-P方程的计算精度会受传播效应的影响外,其模拟出的水平电场波形与2-D FDTD的模拟结果基本一致,且B-P方程的峰值计算误差均在±5％之内.综上,由于B-P方程的计算时间仅为0.01 s左右,因此在提高计算效率的同时能保证较好的计算精度.