Numerical simulation of the main stage of a lightning

封面

如何引用文章

全文:

详细

We present a numerical model of the main stage of a lightning discharge. Within the framework of the developed model, evolution of parameters of the current channel upon the return stroke (the lightning main stage) is described by the system of equations governing conservation of mass, momentum, total energy, along with the transmission-line equations for determining the electric potential and the total current in each channel cross section. The main characteristics of lightning at the stage of the return stroke detectable experimentally, such as gas heating in the channel to temperatures in the range of 10–40 kK, the fundamental possibility of propagation of the potential-gradient wave at a speed varying from several hundredth to several tenths of the speed of light, and the possibility of the return-stroke wave propagating a relatively long distance without substantial attenuation, are demonstrated numerically. The conclusion that the developed physical and numerical model of the lightning discharge describes physical processes that occur under real conditions qualitatively correctly can be drawn based on the results on simulation of lightning discharges of various intensity.

作者简介

A. Bocharov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: bocharov@ihed.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow

E. Mareev

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: bocharov@ihed.ras.ru
俄罗斯联邦, Nizhny Novgorod

N. Popov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Moscow State University

Email: bocharov@ihed.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

参考

  1. Базелян Э. М., Райзер Ю. П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. 320 с.
  2. Rakov V., Uman M. Lightning: physics and effects. Cambridge University Press, 2003.
  3. Paxton A. H., Gardner R. L., Baker L. // Phys. Fluids. 1986. V. 29. Р. 2736.
  4. Александров Н. Л., Базелян Э. М., Шнейдер М. Н. // Физика плазмы. 2000. Т. 26. С. 952.
  5. Plooster M. N. // Phys. Fluids. 1971. V. 14. Р. 2111.
  6. Ripoll J.-F., Zinn J., Jeffery C. A., Colestock P. L. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. Р. 9196.
  7. Ripoll J.-F., Zinn J., Colestock P. L., Jeffery C. A. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. Р. 9218.
  8. Bocharov A. N., Mareev E. A., Popov N. A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. V. 55. Р. 115204.
  9. Robledo-Martinez A., Sobral H., Ruiz-Meza A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. Р. 175207.
  10. Sousa Martins R., Chemartin L., Zaepffel C., Lalande Ph., Soufiani A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. Р. 185204.
  11. Sousa Martins R., Zaepffel C., Chemartin L., Lalande Ph., Soufiani A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. Р. 415205.
  12. Sousa Martins R., Zaepffel C., Chemartin L., Lalande Ph., Lago F. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 52. Р. 185203.
  13. Василяк Л. М., Костюченко С. В., Кудрявцев Н. Н., Филюгин И. В. // УФН. 1994. Т. 164. С. 261.
  14. Попов Н. А. // Физика плазмы. 2003. T. 29. C. 754.
  15. Александров Н. Л., Базелян Э. М., Кончаков А. М. // Физика плазмы. 2001. Т. 27. С. 928.
  16. Битюрин В. А., Бочаров А. Н., Попов Н. А. // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 4. С. 161.
  17. Bityurin V. A., Bocharov A. N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. Р. 264001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aac566
  18. Bityurin V. A., Bocharov A. N., Popov N. A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 52. Р. 354001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab2181
  19. D’Angola A., Colonna G., Gorse C., Capitelli M. // European Phys. J. D. 2008. V. 46. Р. 129. https://doi.org/10.1140/epjd/e2007-00305-4
  20. Авилова И. В., Биберман Л. М., Воробьев В. С., Замалин В. М., Кобзев Г. А., Лагарьков А. Н., Мнацаканян А. Х., Норман Г. Э. Оптические свойства горячего воздуха. М.: Наука, 1970. 320 с.
  21. Kobzev G. A., Nuzhnyi V. A. // IVTAN Revs. 1989. V. 3. Р. 57.
  22. Bocharov A. N., Mareev E. A., Popov N. A. // J. Phys.: Confer. Ser. 2021. V. 2100. Р. 012031. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012031
  23. Базелян Э. М., Чичинский М. И. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. С. 861.
  24. Bogatov N. A., Syssoev V. S., Sukharevsky D. I., Orlov A. I., Rakov V. A., Mareev E. A. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2022. V. 127. Р. e2021JD035870.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024