CST的MWS和MS這些全波算法適合于飛行器雷擊仿真嗎？

來源：edatop 更新時間：2024-07-06 閱讀：

眾所周知，雷擊信號屬于低頻信號，其最高頻率對應的波長也是公里量級的，而飛行器最大幾十米的尺度相對于雷擊信號來看絕對是電小尺寸的。那么雷擊通路里的飛行器就好比一個集總參數(shù)電路中的電阻一樣，這樣的問題是不能用傳輸線型的電報方程來求解的，否則就會出現(xiàn)形如分布參數(shù)電路中的場量波動情形，而這與實際物理現(xiàn)象是相悖的。
參考CST的A330雷擊仿真算例，此時由于飛機的電尺度很小，應忽略位移電流，這樣麥克斯韋方程組就變成了只有一階時間導數(shù)的準靜形式（拋物線型PDE）而不應是全波形式（雙曲型PDE）。全波形式的求解考慮了不存在的位移電流項，勢必會在迭代求解的時候引入誤差；同時其形成的波動效應也會帶來不符合物理實際的結(jié)果。如下圖。仿真得到的飛機表面電流具有明顯波動的形式，即擊入點處電流最大，逐步傳播到擊出點。而這種圖景就好比其右側(cè)的集總參數(shù)等效電路中當接通電路的時候居然看到電流從電阻的一端流到另一端去，這很顯然是不符合物理實質(zhì)的。
大家可以討論一下對于飛行器雷擊仿真還能用CST進行嗎？

雷擊信號的產(chǎn)生的電流的上升沿是多少呢？我看CST提供雷擊的例子中的雷擊信號是峰值是20kA,上升沿1.5e-006s，decay time 8.85e-005s，頻段達到百兆赫茲，飛機尺寸幾米甚至十幾米，算是電大

哦，這個問題一定要澄清，可參考下面GJB1389A對雷擊信號的定義，雷電的能量主要集中在低頻部分，約90％以上的雷電能量分布在頻率為10kHz以下。所以其對應的波長遠大于飛行器尺寸。

我倒沒有注意CST用了這么陡峭波前的信號作為雷擊電流，這也難怪，如此一來才能為引入位移電流提供一下支持，但很遺憾這不是雷擊電流。
具體些的雷擊浪涌波形可參考GB17626

約90％以上的雷電能量分布在頻率為10kHz以下

這個是標準里面說的么？我怎么記得是30MHz以下，莫非我記錯了/

你在哪兒看到的雷擊信號頻率達到MHz級別的？頂多上百KHz，對應的波長也是公里級的。

似乎時域算法仿真雷擊都存在這種問題，下圖為EastFDTD軟件模擬的飛機雷擊表面電流分布圖，具有明顯的波動效應。對于一架長度只有十四五米的F-5A虎II輕型戰(zhàn)斗機來說，雷電流應該瞬間通貫整個機身而不會出現(xiàn)圖示的情形啊。