论文题目：雷击条件下高层建筑雷电流及空间电磁场分布研究
摘要：随着城市环境条件的不断改善,高层建筑越来越多,然而高层建筑比低层建筑更容易遭受雷击。雷击高层建筑物时防雷系统中流过强大的雷电流会在空间产生强大的瞬变电磁场,对建筑内的电气电子设备和信息化系统可能产生电磁干扰,甚至有可能威胁人身安全。因此,对雷击高层建筑产生的电磁现象进行准确的分析是十分必要的。针对雷击条件下高层建筑物内产生电磁干扰问题,建立了复杂不对称高层建筑模型,采用了有限元方法来分析建筑物防雷系统中雷电流分布以及建筑物内部空间电磁场分布,主要研究内容如下:首先,阐述基于有限元法的COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件建立模型的电磁场基本理论,然后通过分析选取仿真使用的雷电流源。然后,利用COMSOL Multiphysics软件建立建筑物防雷系统的简化模型,得到钢筋各分支导体的瞬时冲击电流分布。与已有文献的实验结果进行比较,验证了采用有限元法的可行性。除此之外,还分析了两种不同的简化模型的电流分布。其次,利用COMSOL Multiphysics软件建立复杂高层建筑物的防雷系统模型,计算雷击条件下高层建筑物防雷系统上的雷电流分布,然后考虑不同因素对雷电流分布的影响。最后,在以上仿真的基础上,通过高层建筑物内部磁场云图和磁通密度的变化分析雷击对其造成的影响,并分析了不同雷击点处高层建筑物的空间磁场分布,也对高层建筑物内的电场分布进行了分析。
关键词：COMSOL;建筑防雷;雷电流;磁场分布;电场分布
学科专业：电气工程
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 建筑物防雷系统中电磁效应
1.3 国内外研究现状
1.4 研究内容
2 基于有限元法计算雷击建筑产生电磁场的基本理论
2.1 COMSOL Multiphysics有限元分析软件
2.2 雷击建筑物产生电磁效应的理论分析
2.2.1 时域分析理论
2.2.2 频域分析理论
2.3 雷电流的波形特性分析
2.4 本章小结
3 雷击高层建筑物的雷电流分析
3.1 雷击高层建筑防雷系统的仿真模型
3.2 简化模型的建立与可行性分析
3.2.1 简单模型仿真
3.2.2 较简单模型仿真
3.2.3 复杂模型仿真
3.3 高层建筑有限元模型建立
3.3.1 高层建筑的参数和基本结构
3.3.2 模型边界条件的施加
3.3.3 网格划分
3.3.4 求解与后处理
3.4 雷击高层建筑的雷电流分布仿真
3.4.1 不同雷击点的电流仿真
3.4.2 不同楼层时的电流仿真
3.4.3 不同引下线数目的电流仿真
3.4.4 不同雷电流波形的电流仿真
3.5 本章小结
4 雷击高层建筑物空间电磁场分析
4.1 雷击高层建筑物空间磁场分析
4.1.1 空间磁场分析
4.1.2 磁感应强度分析
4.2 雷击高层建筑物内电场分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢