[发明专利]一种建筑物不同参数对大气电场畸变效应的数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种建筑物不同参数对大气电场畸变效应的数值模拟方法，包括以下步骤(1)利用有限差分方法求出建筑物大气电场的畸变系数；有限差分方法具体方法如下对所研究的空间模拟域离散化，并使用所述有限差分方程代替微分方程，在网格离散化后进行均匀得划分，用于对数据进行处理，求出离散化后的空间范围内每一个格点的电位值；(2)对有限差分方程进行求解，对空间模拟域的网格进行剖分，对解决空间模拟域电磁进行计算，选择迭代因子，然后求出建筑物大气电场的畸变系数。本发明通过对建筑物大气电场的畸变效应进行数值模拟，从而可以对大气电场仪的实际测量值进行修订，能够提高雷电监测预警的准确性。

主权项

一种建筑物不同参数对大气电场畸变效应的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用有限差分方法求出建筑物大气电场的畸变系数，用于对大气电场仪的实际测量值进行修订；所述有限差分方法具体方法如下：对所研究的空间模拟域进行离散化处理，满足泊松方程的二维电场基本表达式如下：式中，ρ为所研究区域的自由电荷密度值，ε为介电常数，为所研究区域的电势；如果所研究的空间模拟域内没有自由电荷的影响下，上述公式中取ρ＝0，则上述泊松方程就等效成拉普拉斯方程：然后将上述等效后的拉普拉斯方程写成在直角坐标系的表达形式：然后采用五点差分的格式，对所研究的空间模拟域进行离散化处理，假设在空间尺度上x和y方向上的网格部分的步长均相等，步长值均为h,因子所模拟的空间场域内的差分方程表达式为：其中，i为x方向的格点数，j为y方向的格点数；然后，将方程(2)和(3)公式带入差分后的方程(4)中得到：最后，考虑建筑物所在的空间模拟区域的边界条件，对方程(5)计算，就可以求出离散化后的空间范围内每一个格点的电位值；(2)对每一个格点的电位值进行计算，在计算的过程中，i,j是按照从小到大的原则进行计算的，然后进行迭代，迭代到设定的一个空间位置时，计算出新的对方程(5)采用超松弛迭代算法，并将方程改写成：其中，n为迭代次数，ω为超松弛迭代因子，利用方程(6)就可以计算出，整个空间模拟域内的每一个格点上的电位值，然后通过所求出的电位值计算出格点上的电场强度，电场强度与电位之间的关系表达式为：即电场强度等于负的电位的梯度；将格点上的电场强度值与所研究的空间模拟域的背景电场值之比，即畸变系数。