考虑非线性电热特征的雷击土体热响应机理分析.pdfVIP

第57卷第9期哈尔滨工业大学学报Vol.57No.9

2025年9月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSep.2025

DOI:10.11918/202407022

考虑非线性电热特征的雷击土体热响应机理分析

111121

饶平平,陈熠杰,金潇,崔纪飞,冯伟康,项远兵

(1.上海理工大学环境与建筑学院,上海200093;2.同济大学上海自主智能无人系统科学中心,上海200092)

摘要:为分析雷电作用下土体的热效应,研究土体中雷击引起的热扩散过程,采用电热耦合理论,考虑土体非线性电热特

征,建立一种能够反映热效应的雷击土体模型。通过瞬态计算探究雷电流特性和土体电热特征参数对热效应的影响,并比较

非线性电热特征模型与传统模型在模拟雷击土体响应方面的差异,采用前人现场观测数据对模型的合理性进行验证。结果

表明:当雷电击中地面时,瞬间释放的能量导致接触点附近的温度急剧升高,雷击后30μs左右土体热效应达到峰值,温度影

响半径小于40cm;雷电流与土体特性参数对雷击土体热效应影响显著,雷电流峰值影响雷击点附近的熔化区域半径,不同雷

电波形决定电流的变化速度,从而影响热量在土体中的传播速度和影响范围;较高的土体初始电阻率将增加雷击产生的热效

应,较大的比热容会提高土体的热稳定性。研究结果对于理解和预测雷击土体的热响应具有重要的理论和实际意义,可用于

指导防雷和接地系统的设计,提高基础设施的安全性。

关键词:雷击土体;非线性电热特征;热效应;电热耦合;热响应机理

中图分类号:TM862文献标志码:A文章编号:0367-6234(2025)09-0065-11

Analysisofthermalresponsemechanismoflightning-strucksoilconsidering

nonlinearelectro-thermalcharacteristics

111121

RAOPingping,CHENYijie,JINXiao,CUIJifei,FENGWeikang,XIANGYuanbing

(1.SchoolofEnvironmentandArchitecture,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China;

2.ShanghaiResearchInstituteforIntelligentAutonomousSystems,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Abstract:Inordertoanalyzethethermaleffectsofsoilunderlightningstrikesanddescribethethermaldiffusion

processcausedbylightningstrikesinsoil,alightningstrikesoilmodelisestablishedbasedontheelectro-th