基于先导随机模式的高建筑物雷击过程模拟研究

摘要

考虑到下行负极性地闪过程中大多数上行正先导发展时不分叉的观测事实，本文基于已有的闪电二维随机模式，改变上行正先导的模拟方案，使其发展时不产生分叉，并对雷击高建筑物过程中下行先导与上行连接先导(UCL)“头部-头部”连接和“头部-侧面”连接（侧击）的两种形态进行了模拟。以高440m的建筑物为例，通过改变下行先导始发点(高度为1000m)与高建筑物的水平距离，模拟了高建筑物上雷击过程中先导之间的连接过程，结果表明:当下行先导始发点与高建筑物的水平距离(d)从0m增加到700m时，UCL遭受侧击的概率总体上呈现先增大后减小的趋势，在距离为500m时达到最大值58％;随着d值的增大，UCL的长度呈增大趋势，侧击时UCL连接点以上的部分占整个UCL长度的比例在总体上呈增加趋势。
　　为了研究建筑物的高度对建筑物上闪电的连接过程的影响，本文分别模拟了100m、200m、300m、400m、500m五种高度的建筑物上的闪电过程。结果发现:建筑物附近地面受雷击的概率与建筑物的高度呈负相关，建筑物顶面受雷击的概率与建筑物的高度呈正相关;建筑物的高度越高，建筑物项部起始的UCL的长度越长，且随着d的增大，建筑物的高度越高，建筑物顶部起始的UCL的长度的增幅越大。
　　将下行先导与上行先导的速率比由原来的4∶1改变为随先导头部之间的距离而变化。再次模拟440m高的建筑物上的闪电过程，发现高建筑物项面起始的UCL的长度明显增大，是速率比改进前的1.5～2.8倍，与观测到的实际长度更加接近。并在此基础之上对不同形状建筑物上的连接过程进行模拟，发现建筑物受雷击的概率、UCL长度在一定程度上受到建筑物屋面形状的影响。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 概述

1．2 国内外研究现状

1．2．1 先导始发问题

1．2．2 先导发展问题

2．1．1 先导连接过程

1．3 研究意义及研究内容

参考文献

第二章 高建筑物上两种连接形态的模拟

2．1 模式介绍和试验设计

2．1．1 模式介绍

2．1．2 试验设计

2．2 模拟结果及分析

2．2．1 接地点位置的分析

2．2．2 不同接地点的UCL的长度特征

2．2．3 高建筑物上UCL受侧击的情况分析

2．3 结论与讨论

参考文献

第三章 不同高度建筑物上闪电连接过程的模拟

3．1 试验设计

3．2 模拟结果及分析

3．2．1 建筑物高度对接地点的影响

3．2．2 建筑物高度对UCL长度的影响

3．2．3 建筑物高度对UCL受侧击的影响

3．3 结论与讨论

参考文献

第四章 下行与上行先导速率比对模拟结果的影响

4．1 先导速度的设置

4．2 模拟及结果对比

4．2．1 建筑物顶面起始的UCL长度对比

4．2．2 高建筑物顶面起始的UCL受侧击的对比

4．3 结论与讨论

参考文献

第五章 不同形状高建筑物上连接过程的模拟

5．1 试验设计

5．2 模拟结果及分析

5．2．1 雷击概率的分析

5．2．2 上行先导的分析

5．2．3 UCL长度的分析

5．3 结论

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 论文创新点

6．3 存在问题和展望

作者简介

致谢