电磁兼容的数值仿真分析——CST2013

    对于飞机来说雷击属于有严重破坏力的自然现象。通常我们采用美军标MIL-STD-464A进行仿真评估。其主要能量集中在30MHz以下的频段。空客A320长宽高大约为37米、34米和12米，铝蒙皮厚1.5毫米。机舱内甲板上下各敷设了两条电缆，一条是单线，另一条是同轴线，终端均接有50 欧姆电阻至甲板上。需要研究在直接雷击中飞机时，这四条线缆上产生的瞬态电压和电流。37米的机身与0.1毫米同 轴线屏蔽丝网间如此大的尺寸之比使得诸如FDTD、TLM这类时域算法无法仿真。而诸如FEM、MoM、BEM等频域算法则更是无法胜任，一是由于频域，二是因为网格病态。

    这里采用基于等效电路模型的所谓“细小EMC结构的 精简模型”进行仿真。用这些精简模型置换飞机蒙 皮、玻璃窗上的屏蔽丝网、窗门与机身间的装配缝隙、同轴线等，启动基于TLM算法的时域求解器，结果见图14、 15、16。

图14 MIL-STD-464A雷击标准信号（左上）、
击入击出点 （右上）、门窗封条（左下）、线缆（右下）

图15 机身蒙皮内外的瞬态表面电流

图16 单线（左）和同轴线（右）上的瞬态感应电流

    2.5 强电磁脉冲对车载线缆的EMS仿真

    悍马军车在EMP打击下车内线缆线束上所感应出来的 瞬态冲击电压和电流（图17）。车窗采用金属丝网进行良 好的屏蔽。下面左上图为悍马车在EMP脉冲照射下每个时刻的场分布，左下图示出去掉车顶盖后车内线缆及探针的 位置，右上图为电缆上感应的电流，右下图给出了车内某一点处的感应电场值。

图17 EMP辐照下车内空间及电缆上感应的瞬态电流

    2.6 电力电缆EMI仿真（10Hz-1GHz）

     

  
图18 电力电缆、强谐波电流、电磁辐射频谱

    图18是强谐波50Hz三相交流电流，最上面示出直径为55.6mm的三相电力电缆横截面和实物照片。最下面为 10Hz - 1GHz近电缆表面处的电场场强。

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