雷电防护及其电磁仿真分析

摘要

本论文的主要研究工作包括：首先从整体上介绍了有关雷电的基本概念，包括雷电造成的危害、雷击的方式、雷电流的特性和雷电的防护；现代建筑物一般是钢筋结构，形成雷电保护系统(LPS)。建立LPS，即钢筋结构的三维建筑物模型，直击雷击在建筑物的一角，用MATLAB仿真实现内部给定点场强随时间的变化、不同高度平面上场强分布的不同特性。分析场强的分布，为室内电子设备的放置和防护提供很好的理论依据；本文介绍了时域有限差分法，采用这个数值方法，仿真了二维情况下的几种模型。在此基础上，仿真了一个雷击通道的模型，用MATLAB计算通道附近不同点上电场的分布。给雷电的防护提供有用的实用价值和理论依据。作为比较，用镜像法直接求解相同点的电场，比较结果看出，时域有限差分法在分析雷电通道附近的电磁场时，具有更大的优越性。

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第一章绪论

1.1论文的选题背景和意义

1.1.1雷电的形成

1.1.2雷电的危害及避雷措施

1.1.3现代文明与防雷发展

1.1.4数值计算

1.2本课题领域的研究现状

1.3论文研究的目标和主要内容

第二章雷电的基本理论

2.1引言

2.2雷击的三种形式

2.3雷电流的特性

2.4现代防雷技术

2.4.1外部保护

2.4.2内部保护

2.4.3过电压保护

2.4.4采取的防护措施

2.5接地系统

2.5.1接地系统的组成

2.5.2接地分类

2.5.3数学模型

2.5.4埋深对接地电阻的影响

第三章建筑物内雷电脉冲场的仿真分析

3.1引言

3.2基本理论

3.3仿真计算

3.4、仿真结果和分析

3.5结论

第四章基于FDTD法的仿真分析

4.1引言

4.2麦克斯韦方程

4.3直角坐标中二维FDTD

4.4稳定性条件

4.5吸收边界条件

4.6激励源的设置

4.7二维FDTD的实例

4.7.1点源辐射

4.7.2平面波辐射

第五章FDTD的应用

5.1引言

5.2建立模型

5.3 FDTD方法计算电磁场

5.4镜像法计算电磁场

5.5结论

第六章总结

6.1雷电保护系统(LPS)的研究

6.2时域有限差分法(FDTD)的研究

6.3雷电电磁脉冲(LEMP)的研究

6.4对未来工作的展望

致 谢

参考文献