電磁兼容的數(shù)值仿真分析——CST2013

    對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)雷擊屬于有嚴(yán)重破壞力的自然現(xiàn)象。通常我們采用美軍標(biāo)MIL-STD-464A進(jìn)行仿真評(píng)估。其主要能量集中在30MHz以下的頻段�？湛虯320長(zhǎng)寬高大約為37米、34米和12米，鋁蒙皮厚1.5毫米。機(jī)艙內(nèi)甲板上下各敷設(shè)了兩條電纜，一條是單線(xiàn)，另一條是同軸線(xiàn)，終端均接有50 歐姆電阻至甲板上。需要研究在直接雷擊中飛機(jī)時(shí)，這四條線(xiàn)纜上產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓和電流。37米的機(jī)身與0.1毫米同 軸線(xiàn)屏蔽絲網(wǎng)間如此大的尺寸之比使得諸如FDTD、TLM這類(lèi)時(shí)域算法無(wú)法仿真。而諸如FEM、MoM、BEM等頻域算法則更是無(wú)法勝任，一是由于頻域，二是因?yàn)榫W(wǎng)格病態(tài)。

    這里采用基于等效電路模型的所謂“細(xì)小EMC結(jié)構(gòu)的 精簡(jiǎn)模型”進(jìn)行仿真。用這些精簡(jiǎn)模型置換飛機(jī)蒙 皮、玻璃窗上的屏蔽絲網(wǎng)、窗門(mén)與機(jī)身間的裝配縫隙、同軸線(xiàn)等，啟動(dòng)基于TLM算法的時(shí)域求解器，結(jié)果見(jiàn)圖14、 15、16。

圖14 MIL-STD-464A雷擊標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（左上）、
擊入擊出點(diǎn) （右上）、門(mén)窗封條（左下）、線(xiàn)纜（右下）

圖15 機(jī)身蒙皮內(nèi)外的瞬態(tài)表面電流

圖16 單線(xiàn)（左）和同軸線(xiàn)（右）上的瞬態(tài)感應(yīng)電流

    2.5 強(qiáng)電磁脈沖對(duì)車(chē)載線(xiàn)纜的EMS仿真

    悍馬軍車(chē)在EMP打擊下車(chē)內(nèi)線(xiàn)纜線(xiàn)束上所感應(yīng)出來(lái)的 瞬態(tài)沖擊電壓和電流（圖17）。車(chē)窗采用金屬絲網(wǎng)進(jìn)行良 好的屏蔽。下面左上圖為悍馬車(chē)在EMP脈沖照射下每個(gè)時(shí)刻的場(chǎng)分布，左下圖示出去掉車(chē)頂蓋后車(chē)內(nèi)線(xiàn)纜及探針的 位置，右上圖為電纜上感應(yīng)的電流，右下圖給出了車(chē)內(nèi)某一點(diǎn)處的感應(yīng)電場(chǎng)值。

圖17 EMP輻照下車(chē)內(nèi)空間及電纜上感應(yīng)的瞬態(tài)電流

    2.6 電力電纜EMI仿真（10Hz-1GHz）

     

  
圖18 電力電纜、強(qiáng)諧波電流、電磁輻射頻譜

    圖18是強(qiáng)諧波50Hz三相交流電流，最上面示出直徑為55.6mm的三相電力電纜橫截面和實(shí)物照片。最下面為 10Hz - 1GHz近電纜表面處的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。

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