复合材料结构舰船雷电间接效应及避雷防护评估研究

基本信息
批准号:51407199
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:陈海林
学科分类:
依托单位:中国人民解放军陆军工程大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陆峰,易韵,段艳涛,陈强,熊润,蔡朝阳
关键词:
舰船电磁效应评估避雷器复合材料雷电防护
结项摘要

With the numerous application of composite material, microelectronic technology and information equipment, modern ships are more vulnerable to lightning strike. This project is aimed to improve the lightning protection ability of ships,ensure their all-weather stable operation and the safety of personnel and property on them. Taking carbon fiberal composite structural ship for example,we will carry out the study of lightning indirect effect and protection region of lightning protection system through numerical simulation. Firstly, the effective parameter model of composite material will be established. Based on lightning fractal characteristics and leader development process, we will assess the protection region of lightning protection system on ships with composite structures. The MPI, OpenMP and GPU hybrid parallel technology will be used to accelerate the simulation process. Secondly, the electromagnetic field radiated from complex lightning channel on random rough sea surface will be calculated using our proposed fast time-domain algorithm. The effect of lightning channel shape, sea surface roughness and sea water dispersion will be analyzed. Finally, the lightning indirect effect of ships with composite structure will be simulated. The coupling mechanism and field distribution will be discussed. And the coupling voltage and current in typical cable will be presented. Research results can provide reference for lightning protection design in the future.

随着复合材料以及微电子技术和信息设备的大量应用,现代舰船系统更易遭受雷电放电的干扰和毁伤。为提高海上舰船雷电防护能力、保障设备全天候稳定运行及人员财产安全,本课题以碳纤维复合材料结构舰船为例,开展雷电间接效应及避雷系统防护区域评估检验研究。首先建立船用复合材料等效电磁参数模型,基于雷电分形特征和先导发展过程,采用数值仿真方法对复合材料结构舰船避雷系统的防护区域进行评估检验,并利用MPI、OpenMP和GPU混合并行技术加速运算过程。然后提出随机起伏海面复杂雷电通道辐射场时域仿真高效算法,研究舰船面临的海面雷电电磁环境,分析雷击通道形状、海面起伏、海水色散特性的影响。最后建立复合材料结构舰船雷电间接效应仿真模型,分析雷电电磁脉冲的耦合途径、雷电流在船体表面的流动路径以及舱室内部电磁场分布规律,确定船上典型线缆耦合雷电过电压/过电流的波形参数和能量等级,为后续的雷电防护设计提供参考依据。

项目摘要

随着复合材料以及微电子技术和信息设备的大量应用,现代舰船系统更易遭受雷电放电的干扰和毁伤。为提高海上舰船雷电防护能力、保障设备全天候稳定运行及人员财产安全,本课题以碳纤维复合材料结构舰船为例,开展雷电间接效应及避雷系统防护区域评估检验研究。首先建立船用复合材料等效电磁参数模型,基于雷电分形特征和先导发展过程,采用数值仿真方法对复合材料结构舰船避雷系统的防护区域进行评估检验,并利用MPI、OpenMP和GPU混合并行技术加速运算过程。然后提出海面雷电通道辐射场时域仿真高效算法,研究舰船面临的海面雷电电磁环境,分析了雷击通道距离以及海水色散特性的影响。最后建立复合材料结构舰船雷电间接效应仿真模型,分析雷电电磁脉冲的耦合途径、雷电流在船体表面的流动路径以及舱室内部电磁场分布规律,确定船上典型线缆耦合雷电过电压/过电流的波形参数和能量等级,为后续的雷电防护设计提供参考依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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