【摘 要】
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雷雨云中闪电的触发仍是一个未解之谜,问题的关键在于闪电如何在比击穿阈值电场低一个数量级的背景电场中引发。本文对影响水成物粒子触发流光的几个重要参数进行了研究,模拟了在匀强电场中从孤立水成物粒子触发正流光。在模拟研究过程中,考虑了水成物尺寸、形状和水成物表面带电量这三个关键参数。另外还研究了水成物所处环境的初始电子密度对流光触发的影响。模拟结果显示,对于不带电荷的球状或棒状水成物,较大的尺寸能够更容
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雷雨云中闪电的触发仍是一个未解之谜,问题的关键在于闪电如何在比击穿阈值电场低一个数量级的背景电场中引发。本文对影响水成物粒子触发流光的几个重要参数进行了研究,模拟了在匀强电场中从孤立水成物粒子触发正流光。在模拟研究过程中,考虑了水成物尺寸、形状和水成物表面带电量这三个关键参数。另外还研究了水成物所处环境的初始电子密度对流光触发的影响。模拟结果显示,对于不带电荷的球状或棒状水成物,较大的尺寸能够更容易在较低的环境电场中引发流光放电。而对于带电荷的水成物,水成物表面携带的电荷量产生的库仑电场对小尺寸水成物局域电场的增强明显。电荷能够明显降低由小尺寸水成物引发流光所需的环境电场。雷雨云中测量到的电场值比空气击穿电场低一个数量级,通常雷雨云中电场在0.16)左右,并且不超过0.36)。本文中使用半径为0.5mm、带电量为180p C的球状水成物进行流光放电模拟,其结果表明能够在0.16)环境电场中成功引发流光放电。这个值在雷雨云电场范围内,该模拟结果能够解释在雷雨云中闪电的引发。通过对不带电荷的球状和棒状水成物触发流光的模拟结果比较,可以发现在相同半径的情况下,棒状水成物更容易引发流光。而当水成物带电荷时,较小尺寸的球状水成物比同样尺寸的棒状水成物更容易引发流光放电。当水成物的尺寸较大时,带电量对球状和棒状水成物的最低流光触发电场影响不大。由模拟结果可知,水成物尺寸较小时,其自身携带的电荷量产生的电场起主导作用,而水成物尺寸较大时,其形状的影响更大。Meek系数可用于判断流光触发能否实现。此外,对处于不同环境电子密度中的流光模拟表明,环境电子密度不会影响流光的触发和演化,只会对流光形成的时间有影响。
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