【摘要】：由于正地閃發(fā)生的稀有性和觀測(cè)的困難性,計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬對(duì)于正地閃的研究有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于正地閃成因的研究前人進(jìn)行了很多猜測(cè)和驗(yàn)證,但對(duì)于雷暴單體中降水退屏蔽作用和正地閃之間的關(guān)系缺少相應(yīng)的數(shù)值模擬驗(yàn)證。因此本文化繁為簡(jiǎn),通過建立理想的雷暴單體電荷模型,結(jié)合已有的放電參數(shù)化方案,用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這一假設(shè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雷暴單體中,發(fā)生降水時(shí),引起的雷暴云中負(fù)和下正電荷區(qū)高度下降以及電荷密度的減小會(huì)使雷暴云中電場(chǎng)和電勢(shì)的分布發(fā)生變化。當(dāng)中負(fù)和下正電荷區(qū)的高度降低時(shí),模擬域內(nèi)最大場(chǎng)強(qiáng)降低,最大場(chǎng)強(qiáng)處電勢(shì)增大,最大場(chǎng)強(qiáng)處和地面之間電勢(shì)差增大,使正先導(dǎo)更容易發(fā)展到地面形成正地閃。當(dāng)中負(fù)和下正電荷區(qū)的電荷密度減小時(shí),模擬域內(nèi)最大場(chǎng)強(qiáng)降低,最大場(chǎng)強(qiáng)處電勢(shì)的絕對(duì)值先減小后增大,在電勢(shì)增大過程中最大場(chǎng)強(qiáng)處和地面之間電勢(shì)差增大,正先導(dǎo)也更容易發(fā)展到地面形成正地閃。因此,雷暴單體中降水退屏蔽作用對(duì)正地閃的發(fā)生是有利的。此外,強(qiáng)雷暴中反極性電荷結(jié)構(gòu)對(duì)于正地閃的產(chǎn)生起到的作用已經(jīng)有觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持。本文通過建立相應(yīng)的模型,著重研究了反極性電荷結(jié)構(gòu)中下部次負(fù)電荷區(qū)域的變化對(duì)于正地閃的影響�？紤]的下部次負(fù)電荷區(qū)域的可變化參數(shù)包括:電荷密度、水平范圍、厚度、上下相對(duì)位置以及左右相對(duì)位置。通過控制變量法研究不同參數(shù)的改變對(duì)于正地閃產(chǎn)生的影響。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:1)下部次負(fù)電荷區(qū)域的電荷密度在一定范圍內(nèi)的增大是有利于正地閃的產(chǎn)生的。2)下部次負(fù)電荷區(qū)域的水平范圍半徑在一定范圍內(nèi)的增大有利于正地閃的發(fā)生。3)下部次負(fù)電荷區(qū)域的厚度在一定范圍內(nèi)的增大有利于正地閃的發(fā)生。4)下部次負(fù)電荷區(qū)域和上部電荷區(qū)域之間的相對(duì)間距越小,越容易產(chǎn)生正地閃。5)下部次負(fù)電荷區(qū)域和上部電荷區(qū)域之間的相對(duì)偏移越小,越容易產(chǎn)生正地閃。
【圖文】：

本章節(jié)在一個(gè)３６ｋｍｘ３６ｋｍｘｌ９ｋｍ的三維模擬域中，假設(shè)具有弱的風(fēng)切逡逑變的雷暴云單體成熟期的電荷結(jié)構(gòu)為垂直三極性，它由上正電荷區(qū)（Ｐ），中負(fù)逡逑電荷區(qū)（Ｎ）和下正電荷區(qū)（ＬＰ）組成（圖２．１），未考慮云體頂部的負(fù)的屏蔽逡逑電荷層。各電荷區(qū)呈橢球體分布，水平中心均位于模擬域的水平中心，，其電荷逡逑密度按照公式（２．１）從中心點(diǎn)向外圍以指數(shù)遞減。逡逑ｐ邋＝邋ｐ0ｅｘｐ［－（＾邋＋邋＾！邋＋邋＾）］邐（２．１）逡逑其中，Ｐｏ是電荷區(qū)中心電荷密度，ｘＱ、ｙＱ和ｚＱ分別為電荷區(qū)中心點(diǎn)坐標(biāo)，逡逑ｒｘ、？和匕分別是橢球體電荷區(qū)在Ｘ、Ｙ和Ｚ坐標(biāo)軸上的半徑，表示電荷區(qū)域的逡逑范圍大小，ｐ是模擬域內(nèi)格點(diǎn)（ｘ，ｙ，ｚ）處的電荷密度，水平格距為ｌｋｍ，垂直逡逑格距為０．５邋ｋｍ。逡逑８逡逑

對(duì)放電類型產(chǎn)生的影響。由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，隨著中負(fù)和下正電荷密度的減逡逑小，前四次實(shí)驗(yàn)沒有正地閃發(fā)生，后五次實(shí)驗(yàn)發(fā)生了正地閃。選取三組不同電逡逑荷密度下的實(shí)驗(yàn)給出放電圖形如圖３．４。圖中，中負(fù)和下正電荷密度分別為－３．０、逡逑＋１．０邋ｎＣ／ｍ３時(shí)，只發(fā)生云閃。當(dāng)中負(fù)和下正電荷密度分別增加到－２．２、＋０．６邋ｎＣ／ｍ３逡逑和－１．４、＋０．２邋ｎＣ／ｍ３均有正地閃發(fā)生。逡逑＇邋＇邋（？］邐，４［＾＾邐＾邋＾逡逑１２邋１２逡逑１0邐［Ｔ￣ｌ邋？邐１０邋，廠，！抑丨丨八）邐、Ｐ邋■逡逑＊Ｐ邋８邐ｙ邐ｊ邋８邋■邐Ｔ邋－１邐邐邐逡逑６邐［７１邐６邋＿口逡逑４邐１－４邐雪邋｜邋Ｊ邐Ｌ�。眨义希赍澹ǎ颍ǎ猓郏椋铄澹姡插澹礤澹ǎ殄澹龋у义希保颠姡玻斑姡玻哆姡常斑姡保颠姡玻斑姡玻跺义希ǎ耄恚┻姡ǎ耄恚╁义希ⅲ郏ⅲⅲⅲн姡у澹裕蝈义希保插义希�0邋產(chǎn)＞’二邋＾？，一：一廣邋＼邐－．邋■逡逑ｆｃ邐【邋Ｍ邋■邐邐邋ｒ邋１邐ｒ－＂－１邐ｊ邐．邋Ｔ逡逑Ｖ邋＾邐＾邋Ｉ邐ＩＶｉ＾Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邐／邐／邐ｊ邋ｒ逡逑ｌ８邐Ｖ邋■＇逡逑Ｎ邋ｃ邐－—逡逑ｎ邐－■＊？＊—邋ｆ－逡逑＾邐？邋Ｊｒ＾邐ｒ邐Ｉ邐＼邐Ｖ邋￣＊＊Ｗ逡逑ｙ邋？邐Ｉ邐＼邐＼邐、逡逑ｋ邋Ａ．邋ｙ邐＾邐ＩＩ邐ｙ邐Ｉ邐ｉ邐Ｉ，．／邋￣邐１＇逡逑ｊ邋－Ｔ邋ｃ＜ｒ邋ｆ邋－）今邋ｈ邋■逡逑１５邐２０邐２５逡逑ｘ（ｋｍ）逡逑圖３．邋４中負(fù)、下正中心氋度分R%為４．邋５ｋｍ和１．５ｋｍ時(shí)，不同電荷密度對(duì)應(yīng)的放電類型（中負(fù)和下正逡逑電荷密度分別為邋ａ，邋－３
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P427.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2693253