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飞机雷电间接效应与仿真技术研究

飞机雷电间接效应与仿真技术研究

作者：宿志国南京信息工程大学

学位级别：硕士

飞机雷电防护的重要性不言而喻,国内外专家学者对飞机雷电试验和仿真均做了大量研究。飞机雷电试验主要包括雷电分区试验和雷电间接效应试验两方面,其中飞机雷电分区试验大多采用冲击平台对整机、部件或上述缩比模型进行高压放电试验,... 详细信息

飞机雷电防护的重要性不言而喻,国内外专家学者对飞机雷电试验和仿真均做了大量研究。飞机雷电试验主要包括雷电分区试验和雷电间接效应试验两方面,其中飞机雷电分区试验大多采用冲击平台对整机、部件或上述缩比模型进行高压放电试验,通过改变飞机的俯仰角和方位角来调整飞机与电极之间的相对姿态,从而模拟不同的雷击情况,并用高速摄像机拍摄得到雷击附着点的分布区域。雷电间接效应主要是对整机或设备进行低电平耦合注入,通过仪器测量得到设备内部线缆线束的感应电流。飞机雷电效应仿真主要是采用数值计算方法对雷电附着区域和雷电间接效应进行模拟。对于雷电附着区域的仿真大多采用静电场方法,通过求解得到飞机表面的电场强度,从而确定雷击附着区域;而滚球法则是一种几何算法,它需要找到合适的滚球半径,才能准确得到飞机雷击附着区域。本文提出了一种基于最短击穿路径的三维几何拓扑算法来求解飞机雷击附着区域,通过数值计算模拟出了飞机雷电附着区域划分结果,并与采用静电场算法仿真得到的雷击附着区结果进行对比分析,发现采用基于最短击穿路径的几何算法求解得到的附着区域与静电场求解结果基本一致,且计算速度更快。飞机雷电间接效应仿真则是采用一种频域电磁场数值计算方法—矩量法(M0M)来对其进行模拟计算,通过扫频求解和傅里叶逆变换(IFFT)处理,最终得到了较为精确的飞机表面雷电流分布、雷电电磁环境以及舱内线缆线束感应电流的仿真结果。最终对上述结果进行分析和讨论,认为文中所得结论可以有效地为飞机雷电防护设计与试验提供参考。

关键词：飞机雷电分区雷电间接效应数值仿真矩量法

雷电监测装置在轨道电路智能诊断系统中的应用

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铁路通信信号工程技术 2022年第S1期19卷 132-136页

作者：胡建华宿志国许明国能新朔铁路有限责任公司大准铁路分公司内蒙古鄂尔多斯010300 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

国内中东部和沿海地区雷电活动频繁,雷击导致的轨道电路及其他信号设备损坏时有发生。雷击故障具有随机性强、影响范围大、排查难度大的特点,然而当前针对铁路信号系统的雷电灾害监测预警及灾后问题分析缺少必要的雷电监测方法和数据支... 详细信息

国内中东部和沿海地区雷电活动频繁,雷击导致的轨道电路及其他信号设备损坏时有发生。雷击故障具有随机性强、影响范围大、排查难度大的特点,然而当前针对铁路信号系统的雷电灾害监测预警及灾后问题分析缺少必要的雷电监测方法和数据支撑。由于智能化故障定位和排查手段的缺失,一旦发生雷击故障往往严重影响列车安全运行。将雷电监测装置与轨道电路智能诊断系统相结合,提出一种用于轨道电路系统的雷电监测方法。

关键词：雷电轨道电路智能诊断系统雷击定位

基于ATP-EMTP仿真软件的MOV仿真模型的分析

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电瓷避雷器 2014年第5期 66-70页

作者：王荣珠张云峰陈则煌宿志国南京信息工程大学中国气象局气溶胶一云一降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

针对单一的非线性电阻元件无法模拟金属氧化物压敏电阻片的伏安特性,对IEEE模型与P-G模型进行了对比介绍,并利用ATP-EMTP仿真软件对二者使用波形为8/20μs,幅值分别为5 k A,10 k A,20 k A的雷电流进行仿真冲击。最后将仿真得到的残压与... 详细信息

针对单一的非线性电阻元件无法模拟金属氧化物压敏电阻片的伏安特性,对IEEE模型与P-G模型进行了对比介绍,并利用ATP-EMTP仿真软件对二者使用波形为8/20μs,幅值分别为5 k A,10 k A,20 k A的雷电流进行仿真冲击。最后将仿真得到的残压与实验数据对比。结果显示模型皆有较好的仿真结果,最大的不同就是模型中对参数值估算的复杂度不一样,P-G模型较为简单,仿真结果更精确,电路的组成更简单,实用性更强。

关键词： ATP-EMTP IEEE模型 P-G模型残压误差

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建筑物顶部雷电电磁场的畸变效应研究

电瓷避雷器 2018年第5期 27-30,34页

作者：宿志国吕伟涛王万富南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081 上海市航空航天器电磁环境效应重点实验室上海200438

采用3D-FDTD电磁场数值算法对建筑物顶部雷电电磁场的畸变效应进行研究。考虑雷击高塔情况下,分析雷电电磁场在建筑物顶部的波形特征,探讨不同高度建筑物对电磁场波形的影响。仿真结果表明,当场点处存在建筑物时,雷电垂直电场的畸变效... 详细信息

采用3D-FDTD电磁场数值算法对建筑物顶部雷电电磁场的畸变效应进行研究。考虑雷击高塔情况下,分析雷电电磁场在建筑物顶部的波形特征,探讨不同高度建筑物对电磁场波形的影响。仿真结果表明,当场点处存在建筑物时,雷电垂直电场的畸变效应较为显著,建筑物不仅会增强垂直电场的峰值,还会影响电场波形的多峰特征。而角向磁场的畸变效应较弱,建筑物仅对其峰值有一定的影响,而对其波形多峰特征的影响可以忽略。

关键词：雷电高塔建筑物时域有限差分雷电电磁场

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一次正地闪触发两个并发上行闪电的光电观测

应用气象学报 2019年第3期30卷 257-266页

作者：武斌吕伟涛齐奇马颖陈绿文宿志国吴姗姗中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理与防护工程实验室北京100081 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080

广州高建筑物雷电观测站光电同步观测系统于2017年6月16日记录到一次峰值电流达+141 kA的单回击正地闪触发两个并发上行闪电过程。利用高速摄像、普通摄像和电场变化数据分析了触发型上行闪电的始发特征和机理。结果表明:正地闪回击后约... 详细信息

广州高建筑物雷电观测站光电同步观测系统于2017年6月16日记录到一次峰值电流达+141 kA的单回击正地闪触发两个并发上行闪电过程。利用高速摄像、普通摄像和电场变化数据分析了触发型上行闪电的始发特征和机理。结果表明:正地闪回击后约0.8 ms内,在距正地闪接地点约3.9 km的广州塔(高600 m)和4. 1 km的东塔(高530 m)分别有上行闪电始发。正地闪回击过程中和大量正电荷以及之后可能有云内负先导朝高塔方向快速伸展造成塔顶局部区域的电场发生突变是两个上行闪电激发的原因。两个上行闪电在353 ms内发生7次回击,其中6次在广州塔上,仅1次在东塔上,且广州塔回击峰值电流平均值(-21. 4 kA)约为东塔回击峰值电流(-7. 3 kA)的3倍,表明广州塔上行闪电通道可能比东塔上行闪电通道伸展至分布范围更广、电荷量(或电荷密度)更大的负电荷区。两个上行闪电先导的二维速率变化范围为9.4×10~4～1.8×10~6 m·s^(-1),平均值为6.9×10~5 m·s^(-1)。

关键词：高建筑物正地闪上行闪电

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危化品交通运输安全管理的优化措施

化工管理 2024年第22期 122-124页

作者：宿志坚山东华元工程科技有限公司山东东营257000

随着工业化进程的加快,危化品的生产与运输日益增长。然而,危化品由于其易燃、易爆、有毒、腐蚀等特性,其运输过程中的安全管理十分重要。因此,文章通过对危化品的定义与分类进行分析,掌握目前中国危化品交通运输安全管理现状,探讨在法... 详细信息

随着工业化进程的加快,危化品的生产与运输日益增长。然而,危化品由于其易燃、易爆、有毒、腐蚀等特性,其运输过程中的安全管理十分重要。因此,文章通过对危化品的定义与分类进行分析,掌握目前中国危化品交通运输安全管理现状,探讨在法规制定、监管机构建设、职责划分等方面的优化策略,从而为提升我国危化品交通运输的安全性和效率提供理论支持和实践指导。

关键词：危化品交通运输安全管理法律法规

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直击雷引起的建筑物内部磁场仿真研究

电瓷避雷器 2014年第5期 37-40,45页

作者：宿志国张云峰王万富王荣珠南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 上海市航空航天器电磁环境效应重点实验室上海200438

直击雷引起的建筑物内部电磁干扰问题一直是雷电防护方面的研究重点。采用基于矩量法(Mo M)开发的三维电磁场仿真软件FEKO,在CADFEKO模块中对某建筑物进行雷击电磁仿真,用场理论对模型进行扫频求解,并将得到的频域结果在POSTFEKO模块中... 详细信息

直击雷引起的建筑物内部电磁干扰问题一直是雷电防护方面的研究重点。采用基于矩量法(Mo M)开发的三维电磁场仿真软件FEKO,在CADFEKO模块中对某建筑物进行雷击电磁仿真,用场理论对模型进行扫频求解,并将得到的频域结果在POSTFEKO模块中进行傅里叶逆变换(IFFT)得到时域结果,然后对计算结果进行分析和讨论。结果表明,基于FEKO的电磁场仿真对建筑物内部雷电防护工程具有重要的参考价值。

关键词：直击雷 FEKO 矩量法磁场分布

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建筑物高度对地闪回击电磁场影响的模拟

应用气象学报 2018年第4期29卷 487-495页

作者：宿志国吕伟涛陈绿文马颖武斌齐奇吴姗姗南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080

基于三维时域有限差分数值算法(3D-FDTD)建立了雷击高建筑物电磁场传播模型,研究了负地闪击中不同高度建筑物时回击垂直电场、角向磁场以及水平电场沿地表的传播规律。模拟结果表明:建筑物的高度对雷电电场峰值的影响显著,如当建筑物高... 详细信息

基于三维时域有限差分数值算法(3D-FDTD)建立了雷击高建筑物电磁场传播模型,研究了负地闪击中不同高度建筑物时回击垂直电场、角向磁场以及水平电场沿地表的传播规律。模拟结果表明:建筑物的高度对雷电电场峰值的影响显著,如当建筑物高度从100m增加至600m时,在距离d=100m位置的垂直电场峰值减小了63%,水平电场正极性峰值的增加比例为84%、负极性峰值的绝对值增加比例高达130%;观测位置不变时,角向磁场峰值和水平电场正极性峰值均会随着建筑物高度的增加而增大;对于距离d=100m,300m时,垂直电场的峰值随着建筑物高度的增加而减小,而d=500m时,垂直电场峰值随着建筑物高度的增加呈现出先增大后减小的趋势;此外,建筑物高度会影响垂直电场峰值对距离的敏感程度,建筑物越低(高),相应的垂直电场峰值随着观测距离增大衰减越快(慢)。该文研究结果能够为现代化城市中高建筑物附近线缆、室外设备等的雷电防护方案设计提供参考。

关键词：雷电高建筑物电磁场时域有限差分

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某地铁停车场上盖全框支剪力墙结构设计

福建建设科技 2024年第1期 52-56,78页

作者：宿志勇厦门特房国际设计股份有限公司福建厦门361012

某地铁停车场上盖高层塔楼最大建筑高度106.35m,A级高度剪力墙结构体系,存在剪力墙100%转换、大底盘多塔、平面及竖向不规则,属规则性超限的特殊类型超限高层。利用多个软件对比分析,并采用基于性能的抗震设计方法,进行不同地震水准作... 详细信息

某地铁停车场上盖高层塔楼最大建筑高度106.35m,A级高度剪力墙结构体系,存在剪力墙100%转换、大底盘多塔、平面及竖向不规则,属规则性超限的特殊类型超限高层。利用多个软件对比分析,并采用基于性能的抗震设计方法,进行不同地震水准作用下的结构弹性和弹塑性分析与检验,同时补充地震作用下楼板应力、结构超长温度应力、转换梁应力等分析,并采取有针对性的专项设计和合理的加强措施,结构满足抗震设防及性能目标,结构合理有效、安全可靠。

关键词：地铁上盖高层建筑剪力墙100%转换大底盘多塔规则性超限抗震性能化设计