建筑物尖端上行正先導(dǎo)始發(fā)過(guò)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(shí)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(duì)上行先導(dǎo)始發(fā)過(guò)程的研究也是研究閃電與地面物體間連接過(guò)程關(guān)鍵的一步。另一方面，在雷暴云過(guò)境的過(guò)程中上行先導(dǎo)的始發(fā)對(duì)地面高大建筑或高塔遭受雷擊危害的預(yù)測(cè)也是十分重要的。
　　針對(duì)現(xiàn)已有模型所存在的問(wèn)題，本文首先從先導(dǎo)始發(fā)的物理過(guò)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(jì)算流注莖-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化時(shí)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(duì)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(zhǎng)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?jī)?yōu)先轉(zhuǎn)化為先導(dǎo);流注-先導(dǎo)的轉(zhuǎn)化時(shí)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(guò)程中，轉(zhuǎn)化時(shí)間會(huì)受到多種因素影響。本

3、文對(duì)地面建筑物拐角等尖端處流光-正先導(dǎo)轉(zhuǎn)化過(guò)程中熱動(dòng)力部分進(jìn)行了討論，并與自持傳輸模型(SLIM)對(duì)比，同時(shí)與不考慮振動(dòng)能向平動(dòng)能轉(zhuǎn)化情況下的參數(shù)進(jìn)行討論，并分析了周?chē)沫h(huán)境因素（如溫度、壓強(qiáng)和濕度）對(duì)流光-正先導(dǎo)轉(zhuǎn)化過(guò)程中所需要的最小電暈電荷量和轉(zhuǎn)化時(shí)間的影響。結(jié)果表明:當(dāng)電暈電荷量越小時(shí)，流注莖-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化的時(shí)間越長(zhǎng);當(dāng)環(huán)境溫度越低、濕度越大、壓強(qiáng)越高時(shí)，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(shí)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(duì)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(jì)算，根據(jù)計(jì)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)，也考慮了環(huán)境因素（大氣壓強(qiáng)、空氣濕度以及溫度）對(duì)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(shí)，其等效半徑與SLIM結(jié)果已相當(dāng)接近，建筑物較高時(shí)，對(duì)應(yīng)的等效半徑