城市轨道交通高架站雷击时磁场空间分布模拟

雷击建筑物引起的电磁干扰问题是建筑物雷电防护的重要研究课题。利用有限元法（FEM）模拟得到轨道交通高架站遭雷击时磁场空间分布并分析了其特征。给出了在IES电磁仿真软件中利用有限元法进行磁场数值模拟的方法,以北京市房山地铁线长阳高架站为例,通过建立模型、设定材料、施加激励源、网格剖分、后期处理等步骤,定量得到雷击时该高架站内的磁场分布数值,作出了磁场空间分布图,分析了所得磁场特征,确定了雷击磁场干扰的强度和范围,提出了对应的防护方法和措施。计算了采取屏蔽措施后的高架站磁场衰减及设备到引下线的安全距离。     

2011—2012年广州高建筑物雷电磁场特征统计

为研究不同高度的建筑物对雷电磁场的影响,对2011年7月—2012年8月广州高建筑物雷电观测试验中获取的雷电磁场波形数据进行统计分析,共选取击中14个高建筑物的40次雷电 (均为负极性雷电) 的磁场数据,结果表明:高建筑物对回击磁场峰值有增强作用,且建筑物越高对回击磁场峰值的增强作用越大,高度在200 m以上的建筑物上雷电首次回击磁场峰值的几何平均值是高度在200 m以下的建筑物上的2.4倍;高建筑物雷电回击的磁场波形呈多峰特征;观测到的20次击中200 m以下高建筑物的雷电中,有13次 (65%) 雷电首次回击的磁场波形出现后续峰值比初始峰值大的现象,击中200 m以上高建筑物的14次雷电中有8次 (57%) 出现该现象;40次高建筑物雷电中有22次 (55%) 为多回击雷电,135个回击间隔时间的几何平均值为69.1 ms, 多回击高建筑物雷电中有10次 (45%) 出现继后回击的磁场峰值大于首次回击磁场峰值的现象。     

磁场重联实验室模拟进展

磁场重联是空间等离子体和实验室等离子体中的常见现象,被认为是太阳耀斑和磁层亚暴的重要机制。实验室磁场重联的模拟研究已经有二十余年的历史,并且取得了一系列重要的结果。对几个主要的磁场重联实验装置进行了介绍,给出了各个装置的等离子体参数以及产生重联的方法,回顾了实验室研究中和太阳射电密切相关的几个问题。另外,以中国科技大学的线性磁化等离子体装置为基础,建立了国内首个磁场重联的实验装置,研制了实验中需要的诊断工具,并开展了初步的磁场重联实验。     

磁异常探测中磁场矢量导数快速计算方法

针对计算磁位高阶导数常用的频率域快速傅立叶变换方法在实际应用中存在边界效应的问题,提出了分别在x和y方向上移相π/2二维余弦变换定义及其时域微分定理,推导出了磁场矢量分量的导数计算公式,并将其应用于方向解析信号的磁异常边界识别方法。通过棱柱体源磁场理论数据对比分析,验证了基于余弦变换计算磁位高阶导数的方法在不需要扩边或滤波处理、未增加额外处理数据和算法复杂度的前提下,可避免或减小边界效应,算法稳定性更好,计算结果精度更高。     

W3(OH)致密HⅡ区磁场研究

本文以W3(OH)为实例,建立了与OH脉泽成协的HII区气体-尘埃壳层的磁场模型,由此可见,致密HII区所在分子云核心中的磁场强度,与分子云核心的分子数密度之间存在指数α=1/2的幂律关系;而在HII区气体-尘埃壳层中,磁场强度与分子数密度之间存在α=1的正比关系,根据讨论可知,与OH脉泽成协的HII区,其气体-尘埃壳层的分子数密度为10~6cm~(-3)量级,磁场强度为几个mG;一旦分子数密度达10~7cm~(-3)量级,OH脉泽便将熄灭。     

无力磁场的稳定性

无力场被广泛用来模拟太阳活动区的强磁场,本文从Bernstein能量原理出发,导出了无力场能量原理的普遍形式,并给出了若干稳定性的充分条件,它们可方便而有效地对无力场进行稳定性判断。     

非对称四极无力场的磁能释放

本文采用二维三分量耗散ＭＨＤ模型，对带高电流层的局地非对称的四极无力场的磁能释放过程进行数值模拟，结果表明，磁能释放过程大体可以分为两个阶段：高电流层引起的异常电阻耗散使该层等离子体加热至３×１０６Ｋ的高温，形成一高温环；在高电流层耗散的触发下，磁分隔面的电流急剧增长并爆发异常电阻耗散和磁场重联，导致耀斑发生，主要的能量释放发生在磁分隔线和高剪切无力场中的磁分隔面上，等离子体温度可以达到１．９×１０７Ｋ。上述无力场的触发释能过程可能是太阳耀斑的一种重要的释能机制。