CN115470439A - 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法 - Google Patents

一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115470439A
CN115470439A CN202211099637.1A CN202211099637A CN115470439A CN 115470439 A CN115470439 A CN 115470439A CN 202211099637 A CN202211099637 A CN 202211099637A CN 115470439 A CN115470439 A CN 115470439A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnetic field
calculating
radiation electromagnetic
step length
lightning radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211099637.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黄志都
冯玉斌
崔志美
于荣华
唐捷
徐文平
卢胜标
张玉波
张炜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority to CN202211099637.1A priority Critical patent/CN115470439A/zh
Publication of CN115470439A publication Critical patent/CN115470439A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值，包括：选取时间步长和空间步长；选取介质分界面参数；结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算；解决相关技术中对雷电辐射电磁场在大尺度复杂环境中雷电辐射磁场计算不方便的技术问题。通过CPML便于计算空间和匹配层中场量迭代的统一化编程，而且CPML能够对色散、有耗、不均匀、非线性、各向异性等复杂的介质所组成空间进行有效截断。

Description

一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法
技术领域
本发明涉及雷电辐射电磁场技术领域，特别涉及一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
背景技术
雷电辐射电磁场是广域探测的核心对象，而电磁波传播路径的极端复杂性，严重制约着广域探测的性能，因此，通过对雷电电磁场广域、复杂媒质中传播规律的研究与准确把握，找出雷电辐射传播特征及其衰减特性，从理论和试验中解决雷电地闪广域探测工程实践中的难题。
在广域范围内地面都是平面，而实际上多数地区，雷电传播路径上都存在山体等障碍物，然而现有对雷电辐射场的计算基于平面的，因此，需要一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，以至少解决相关技术中对雷电辐射电磁场在大尺度复杂环境中雷电辐射磁场计算不方便的技术问题。
根据本发明实施例的一方面，提供了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值，包括：
选取时间步长和空间步长；
选取介质分界面参数；
结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
可选地，所述空间步长需选为仿真信号中最高频率成分波长的1/10；所述时间步长则由下式所示的Courant稳定性条件确定：
Figure BDA0003839546560000021
上式中，0.99能够换成任意一个小于1并大于0的数。
可选地，选取介质分解参数包括：
根据电磁场在不同介质面的边界条件，在电场量迭代时各参数应取以电场量所在棱边为公共棱边的四个元胞的相应参数的平均值，表达式为：
Figure BDA0003839546560000022
Figure BDA0003839546560000023
在磁场量迭代时各参数应取以磁场量所在面为公共面的两个元胞中相应参数的平均值，表达式为：
Figure BDA0003839546560000024
Figure BDA0003839546560000025
可选地，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算包括：以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度和电磁场强度进行迭代。
可选地，所述以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度进行迭代包括：
以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度迭代以x方向进行说明，表达式为：
Figure BDA0003839546560000026
其中，
Figure BDA0003839546560000031
Figure BDA0003839546560000032
Figure BDA0003839546560000033
Figure BDA0003839546560000034
Figure BDA0003839546560000035
Figure BDA0003839546560000036
上各式中ψ项为递归卷积项，只需在PML中进行计算；σe为PML中的电导率；
采用按下式所示的依多项式方式变化设置PML中的电导率：
σe(j)＝σmax((npml-j)/(npml-1))m
上式中，npml表示PML层数；κe的设置方式与σe基本相同，但κe始终是一个不小于1的数；αe的设置方式则和κe、σe相反，即α在PML与计算空间交界面处最大，而在最外层PML中最小；κe与αe的设置方式如下式所示：
κe(j)＝1+(κmax-1)*((npml-j)/(npml-1))m
αe(j)＝αmax((j-1)/(npml-1))ma
最优值由下式决定：
Figure BDA0003839546560000037
上式中，μ为真空中的磁导率，ε为真空中的介电常数，Δ为相应方向上的空间步长；
αmax的最优值由下式决定：
Figure BDA0003839546560000038
其中，
Figure BDA0003839546560000041
上式中，λmin为仿真信号的最短波长，λreference＝0.6m。
可选地，以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度的迭代方式与以CPML为吸收边界条件的FDTD电磁场强度的迭代相同。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算系统，包括：
时间和空间步长选取模块，用于选取时间步长和空间步长；
介质分界面参数选取模块，用于选取介质分界面参数；和
雷电辐射电磁场计算模块，用于结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例中，采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值，包括：选取时间步长和空间步长；选取介质分界面参数；结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算；解决相关技术中对雷电辐射电磁场在大尺度复杂环境中雷电辐射磁场计算不方便的技术问题。通过CPML便于计算空间和匹配层中场量迭代的统一化编程，而且CPML能够对色散、有耗、不均匀、非线性、各向异性等复杂的介质所组成空间进行有效截断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的距雷电通道325米处切向磁场计算结果对比图；
图3是根据本发明实施例的距雷电通道2075米处切向磁场计算结果对比图；
图4是根据本发明实施例的距雷电通道550米处垂直地面方向电场计算结果对比图；
图5是根据本发明实施例的距雷电通道2050米处垂直地面方向电场计算结果对比图；
图6是根据本发明实施例的算例所采用的地形；
图7是根据本发明实施例的雷电通道2500米处切向磁场计算对比图；
图8是根据本发明实施例的雷电通道2500米处垂直地面方向电场计算结果对比图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1是根据本发明实施例的一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S10、采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值。
作为一种可选的实施例，电磁场数值计算的本质是特定边界和激励条件下的Maxwell方程的求解，不同的方法可能在时域、频域或者时频域结合进行求解，而FDTD是时域直接求解Maxwell方程的一种方法。时域Maxwell方程具有如下形式：
Figure BDA0003839546560000061
Figure BDA0003839546560000062
Figure BDA0003839546560000063
Figure BDA0003839546560000064
其中，E、H、D和B分别是电场强度、磁场强度、电位移矢量和磁感应强度，J、J*分别是电流密度和磁流密度，ρ、ρ*分别是电荷密度和磁荷密度。需要指出的是J*、ρ*只是为了数值计算方便引入的变量，在原始的Maxwell方程中并没有这两项。四个公式是不独立的，FDTD中只用到了式(1)和式(2)的两个旋度方程进行离散求解。
FDTD采用Yee氏网格差分格式，这样的一个单元被称为元胞。其中各个电磁分量配置在Yee网格的特殊位置上：电场分量位于网格棱边中心并且平行于棱边，每个电场分量环绕着四个磁场分量；磁场分量位于网格面中心并且垂直于这个面，每个磁场分量环绕着四个电场分量。在时间取样上，电场分量和磁场分量相互错开半个时间步。这种配置不仅允许旋度方程作中心差分近似，也满足在网格上执行法拉第定律和安培定律的自然几何结构，因而能恰当地模拟电磁波传播，而且可以自然满足媒质分界面上场连续性条件。
步骤S20、选取时间步长和空间步长。
作为一种可选的实施例，FDTD是在时间和空间上对电磁场量进行离散差分，为了保证算法的稳定性和避免数值色散的影响，通常空间步长需选为仿真信号中最高频率成分波长的1/10，而时间步长则由下式所示的Courant稳定性条件确定，其中0.99可以换成任意一个小于1并大于0的数，为了节省计算资源，本实施例在该范围内选取了较大的0.99。
步骤S30、选取介质分界面参数。
作为一种可选的实施例，由于Maxwell方程的微分形式在介质参数突变面处失效，因此应当考虑介质参数突变的处理方法。在本报告的计算中，涉及到介质参数突变的情况较多，如空气和土壤之间，或者土壤与山体岩石之间等。因此，选取介质分解参数包括：
根据电磁场在不同介质面的边界条件，在电场量迭代时各参数应取以电场量所在棱边为公共棱边的四个元胞的相应参数的平均值，表达式为：
Figure BDA0003839546560000071
Figure BDA0003839546560000081
在磁场量迭代时各参数应取以磁场量所在面为公共面的两个元胞中相应参数的平均值，表达式为：
Figure BDA0003839546560000082
Figure BDA0003839546560000083
步骤S40、结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
作为一种可选的实施例，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算包括：以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度和电磁场强度进行迭代。
其中，以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度进行迭代包括：
以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度迭代以x方向进行说明，表达式为：
Figure BDA0003839546560000084
其中，
Figure BDA0003839546560000085
Figure BDA0003839546560000086
Figure BDA0003839546560000091
Figure BDA0003839546560000092
Figure BDA0003839546560000093
Figure BDA0003839546560000094
上各式中ψ项为递归卷积项，只需在PML中进行计算；σe为PML中的电导率；
由于电导率在计算空间和PML交界面处的电导率的突然变化会导致出现不必要的数值反射，所以PML中的电导率需要由小到大逐次增加，因此，本实施例中采用按下式所示的依多项式方式变化设置PML中的电导率：
σe(j)＝σmax((npml-j)/(npml-1))m
上式中，npml表示PML层数，本实施例中取为10层；κe的设置方式与σe基本相同，但κe始终是一个不小于1的数；αe的设置方式则和κe、σe相反，即α在PML与计算空间交界面处最大，而在最外层PML中最小；κe与αe的设置方式如下式所示：
κe(j)＝1+(κmax-1)*((npml-j)/(npml-1))m
αe(j)＝αmax((j-1)/(npml-1))ma
的最优值由下式决定：
Figure BDA0003839546560000095
上式中，μ为真空中的磁导率，ε为真空中的介电常数，Δ为相应方向上的空间步长；
κmax的大小对于吸收效果的影响很小，而αmax的大小对于吸收效果有较大影响，αmax的最优值由下式决定：
Figure BDA0003839546560000096
其中，
Figure BDA0003839546560000101
上式中，λmin为仿真信号的最短波长，λreference＝0.6m。
磁场强度的迭代公式与电场强度的类似，如下式所示(以方向为例)：
Figure BDA0003839546560000102
其中，
Figure BDA0003839546560000103
Figure BDA0003839546560000104
Figure BDA0003839546560000105
Figure BDA0003839546560000106
其中各参数的取值方法与电场迭代公式的类似。
实施例2
解析方法的计算结果是检验数值方法有效性的便利途径，如上所述，在特定的情况下，雷电辐射电磁场的解析解是存在的。完纯导体大地上方垂直于地面的雷电通道所产生的切向磁场和垂直于地面的电场可由下列公式进行计算：
Figure BDA0003839546560000107
Figure BDA0003839546560000111
利用对实施例方法进行验证，通过图2和图3所示分别为离雷电通道325米和2075米处切向磁场的计算结果，由这两个图可知FDTD所得的计算结果与解析解吻合得较好。图4和5所示为离雷电通道550米和2050米处的垂直于地面的电场强度的计算结果对比图，可见FDTD与解析计算结果基本一致。以上的磁场和电场量的观察点离地高度为25米。由上述四图的对比结果可知本发明所采用的雷电辐射电磁场的计算方法是正确的。
实施例3
采用前文所述的计算方法，本实施例对复杂地形条件下的雷电辐射电磁场进行了计算。计算所采用的地形条件取自SRTM数据，为2500m×1500m的区域，区域中主要由山区构成，最高海拔为1119m，如图6所示，由该图可见雷电通道所在位置和观察点之间主要为山体，在计算中将山体电导率设为0.0005S/m，大地电导率设为0.01S/m。图7和图8所示为复杂地形条件下电磁场的计算结果和水平地面情况下的电场和磁场计算结果的对比图。此时雷电通道高度仍取为为5000m。由这两图可见，当存在山体时，雷电辐射电磁场达到观察点的时间增大，即山体对电磁场的传播产生了迟滞作用；由该图还可知山体的存在使观察点电场峰值显著下降，而对磁场峰值的影响相对小一些。
实施例4
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算系统，包括：
时间和空间步长选取模块，用于选取时间步长和空间步长；
介质分界面参数选取模块，用于选取介质分界面参数；和
雷电辐射电磁场计算模块，用于结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
本发明不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例5
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。
可选地，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值，选取时间步长和空间步长；选取介质分界面参数；结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
实施例6
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
本发明实施例提供了一种设备，该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法的步骤。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM,Read-0nlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，采用FDTD对特定边界和激励条件下的Maxwell方程求解雷电辐射电磁场数值，其特征在于，包括：
选取时间步长和空间步长；
选取介质分界面参数；
结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
2.根据权利要求1所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，其特征在于，所述空间步长需选为仿真信号中最高频率成分波长的1/10；所述时间步长则由下式所示的Courant稳定性条件确定：
Figure FDA0003839546550000011
上式中，0.99能够换成任意一个小于1并大于0的数。
3.根据权利要求1所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，其特征在于，选取介质分解参数包括：
根据电磁场在不同介质面的边界条件，在电场量迭代时各参数应取以电场量所在棱边为公共棱边的四个元胞的相应参数的平均值，表达式为：
Figure FDA0003839546550000012
Figure FDA0003839546550000013
在磁场量迭代时各参数应取以磁场量所在面为公共面的两个元胞中相应参数的平均值，表达式为：
Figure FDA0003839546550000014
Figure FDA0003839546550000021
4.根据权利要求1所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，其特征在于，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算包括：以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度和电磁场强度进行迭代。
5.根据权利要求4所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，其特征在于，所述以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度进行迭代包括：
以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度迭代以x方向进行说明，表达式为：
Figure FDA0003839546550000022
其中，
Figure FDA0003839546550000023
Figure FDA0003839546550000024
Figure FDA0003839546550000025
Figure FDA0003839546550000026
Figure FDA0003839546550000027
Figure FDA0003839546550000028
上各式中ψ项为递归卷积项，只需在PML中进行计算；σe为PML中的电导率；
采用下式所示的依多项式方式变化设置PML中的电导率：
σe(j)＝σmax((npml-j)/(npml-1))m
上式中，npml表示PML层数；κe的设置方式与σe基本相同，但κe始终是一个不小于1的数；αe的设置方式则和κe、σe相反，即α在PML与计算空间交界面处最大，而在最外层PML中最小；κe与αe的设置方式如下式所示：
κe(j)＝1+(κmax-1)*((npml-j)/(npml-1))m
αe(j)＝αmax((j-1)/(npml-1))ma
σmax最优值由下式决定：
Figure FDA0003839546550000031
上式中，μ为真空中的磁导率，ε为真空中的介电常数，Δ为相应方向上的空间步长；
αmax的最优值由下式决定：
Figure FDA0003839546550000032
其中，
Figure FDA0003839546550000033
上式中，λmin为仿真信号的最短波长，λreference＝0.6m。
6.根据权利要求5所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法，其特征在于，以CPML为吸收边界条件的FDTD电场强度的迭代方式与以CPML为吸收边界条件的FDTD电磁场强度的迭代相同。
7.一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算系统，其特征在于，包括：
时间和空间步长选取模块，用于选取时间步长和空间步长；
介质分界面参数选取模块，用于选取介质分界面参数；和
雷电辐射电磁场计算模块，用于结合所述时间和空间步长、介质分界面参数，采用CPML作为吸收边界条件对雷电辐射电磁场进行计算。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法。
CN202211099637.1A 2022-09-09 2022-09-09 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法 Pending CN115470439A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211099637.1A CN115470439A (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211099637.1A CN115470439A (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115470439A true CN115470439A (zh) 2022-12-13

Family

ID=84371054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211099637.1A Pending CN115470439A (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115470439A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117057172A (zh) * 2023-10-12 2023-11-14 宁波麦思捷科技有限公司武汉分公司 一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117057172A (zh) * 2023-10-12 2023-11-14 宁波麦思捷科技有限公司武汉分公司 一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统
CN117057172B (zh) * 2023-10-12 2023-12-29 宁波麦思捷科技有限公司武汉分公司 一种发生雷电时电场和磁场的监测方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Beerten et al. Frequency‐dependent cable modelling for small‐signal stability analysis of VSC‐HVDC systems
Bagci et al. A fast stroud-based collocation method for statistically characterizing EMI/EMC phenomena on complex platforms
Costen et al. Comparison of FDTD hard source with FDTD soft source and accuracy assessment in Debye media
CN115470439A (zh) 一种用于复杂地形条件下雷电辐射电磁场的计算方法
Commer et al. An accelerated time domain finite difference simulation scheme for three-dimensional transient electromagnetic modeling using geometric multigrid concepts
Xie et al. Tailoring unstructured meshes for use with a 3D time domain co‐volume algorithm for computational electromagnetics
Schoukens et al. Fast identification of Wiener‐Hammerstein systems using discrete optimisation
de Lera Acedo et al. Compact representation of the effects of mutual coupling in non-regular arrays devoted to the SKA telescope
Yang et al. Analysis of the calculation of a plasma sheath using the parallel SO‐DGTD method
Bérenger Making use of the PML absorbing boundary condition in coupling and scattering FDTD computer codes
Wei et al. Research and verification for an improved two‐way parabolic equation method in obstacle environment
Sewell et al. Extracting modal field profiles from 3D unstructured transmission line modelling meshes for use as sources and observers
Li et al. Stable thin‐wire model of buried pipe‐type power distribution cables for 3D FDTD transient simulation
De Santis et al. Efficient low order approximation for surface impedance boundary conditions in finite-difference time-domain method
Yee et al. Impedance boundary condition simulation in the FDTD/FVTD hybrid
Gong et al. Efficient method for the shielding effectiveness of an enclosure with electrically large apertures based on the Cohn model and mirror procedure
Li et al. Isogeometric analysis with trimming technique for quadruple arch‐cut ridged circle waveguide
Wu et al. Performance enhanced absorbing boundary condition for electromagnetic modelling and simulation
Asadpourahmadchali et al. Hybrid continuous circuit‐trapezoidal integration method analysis of multi‐cross structure of grounding system
Batista et al. An integral equation model for radiowave propagation over inhomogeneous smoothly irregular terrain
Zhang et al. Modeling of Electromagnetic Wave Coupling to Thin‐Wire Structures in Terrain Environments Using Hybrid PE/TPIE Method
Kaufmann The meshless radial point interpolation method for electromagnetics
JP3703812B2 (ja) Ｆｄｔｄ法を用いた電磁界解析方法、電磁界解析における媒質表現方法、シミュレーション装置、及びプログラム
González-Ovejero et al. Fast MBF based method for large random array characterization
CA2096356C (en) Probabilistic modelling of electromagnetic interactions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination