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建筑物顶端几何特征对上行先导起始影响的3D模拟

高建筑物,上行先导,几何形状

雷电防护技术与应用 > 雷电防护工程理论和应用

  建筑物几何特征对上行先导始发具有重要影响，本文基于三维变网格雷击物理模型，在不同几何特征建筑物和不同雷电流峰值（I_P）情况下，探讨了下行负地闪过程中，建筑物顶部上行正先导始发影响因素。

     



图1是本文模拟的四种不同几何外观的建筑物，(a) 不考虑建筑物形状，将其简化为针型；(b) 长方体型；(c) 长方体塔型，由柱形和避雷针组成；(d) 斜坡型，由柱形和斜坡构成；(e) 圆柱塔型。

定义 η 的公式如下：

                    (1)

η 为稳定上行先导起始时，其它形状建筑物与针型下行先导头部距地高度的差异，%；Z是下行先导头部距地高度，m。η 的取值范围为[0,1]，η 越大，说明其几何形状对先导起始的影响越大；η 越小，则其上先导的始发越接近针型，即几何形状对先导起始的影响越小。

除了发现建筑物高度对先导的始发具有促进作用外，还得到以下结论：









图3 雷电流峰值对 h 的影响

  综上，若模拟的建筑物本身宽度较大，而避雷针高度又相对较矮，则其需要考虑其宽度和形状带来的影响。若模拟建筑物的特征接近塔型，避雷针半径较细，且建筑物和避雷针的高度较高，则可以将其简化为针型。先导在建筑物较高和雷电流峰值较大的情况下，较容易起始。但此时建筑物尖端的形状（斜坡型或者塔型）对先导起始的影响不大。长方体型建筑物上，雷电流峰值和建筑物高度对 η 的影响始终较大。