建筑物尖端上行正先導(dǎo)始發(fā)過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、上行先導(dǎo)的始發(fā)是地面高大建筑物遭受到雷擊的首要條件。一般情況下，建筑物的尖端也是閃電襲擊時正極性向上先導(dǎo)始發(fā)并且能夠自持傳播的位置。因此，對上行先導(dǎo)始發(fā)過程的研究也是研究閃電與地面物體間連接過程關(guān)鍵的一步。另一方面，在雷暴云過境的過程中上行先導(dǎo)的始發(fā)對地面高大建筑或高塔遭受雷擊危害的預(yù)測也是十分重要的。
　　針對現(xiàn)已有模型所存在的問題，本文首先從先導(dǎo)始發(fā)的物理過程考慮，利用電位畸變法獲得建筑物尖端初始電暈電荷量，根據(jù)Gallimb

2、erti正先導(dǎo)熱力學(xué)模型和能量平衡方程，計算流注莖-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化時間和錐形流注莖初始半徑。最后，在此基礎(chǔ)上，考慮空間電荷的屏蔽效應(yīng)，確定二次電暈起始條件，建立了一套更加合理的針對于高大建筑物尖端處的正極性迎面先導(dǎo)始發(fā)模型，并得到了錐形流注莖長度與流注莖半徑的關(guān)系表達(dá)式，證明了隨著電流的注入，根部優(yōu)先轉(zhuǎn)化為先導(dǎo);流注-先導(dǎo)的轉(zhuǎn)化時間隨注入電荷量的增加和流注莖半徑的減小而縮短。
　　在流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化的過程中，轉(zhuǎn)化時間會受到多種因素影響。本

3、文對地面建筑物拐角等尖端處流光-正先導(dǎo)轉(zhuǎn)化過程中熱動力部分進(jìn)行了討論，并與自持傳輸模型(SLIM)對比，同時與不考慮振動能向平動能轉(zhuǎn)化情況下的參數(shù)進(jìn)行討論，并分析了周圍的環(huán)境因素（如溫度、壓強(qiáng)和濕度）對流光-正先導(dǎo)轉(zhuǎn)化過程中所需要的最小電暈電荷量和轉(zhuǎn)化時間的影響。結(jié)果表明:當(dāng)電暈電荷量越小時，流注莖-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化的時間越長;當(dāng)環(huán)境溫度越低、濕度越大、壓強(qiáng)越高時，流注莖-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化所需要的最小電暈電荷量越大，流注莖-先導(dǎo)的轉(zhuǎn)化時間越短，其中，濕

4、度的影響最大。
　　采用正先導(dǎo)始發(fā)模型，對在不同的雷電流強(qiáng)度和不同高度情況下的建筑物的吸引半徑進(jìn)行了計算，根據(jù)計算結(jié)果擬合出了吸引半徑與雷電流幅值和建筑物高度的關(guān)系表達(dá)式，并利用本文模型的建筑物的等效半徑與自持傳輸(SLIM)等其他模型的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。同時，也考慮了環(huán)境因素（大氣壓強(qiáng)、空氣濕度以及溫度）對建筑物拐角等尖端處吸引半徑的影響。結(jié)果表明:建筑物較低時，其等效半徑與SLIM結(jié)果已相當(dāng)接近，建筑物較高時，對應(yīng)的等效半徑