Статистичне моделювання просування блискавки в напрямку наземних об’єктів

Abstract

Запропоновано огляд методів фізичного та математичного моделювання процесу просування лідера блискавки з метою порівняння ефективності їхнього застосування при обранні засобу блискавкозахисту наземного об’єкта: дослідження фізичних процесів з використанням тригерної блискавки, запущеної ракетою, моделювання з використанням електро-геометричних методів та фрактальних моделей, та ін. Докладно розглянуте статистичне моделювання, яке описує процес просування лідера блискавки на останній фазі в напрямку наземного об’єкта, з урахуванням стохастичного характеру просування лідера на попередньому етапі. За використання статистичного моделювання є можливим обчислення часу просування низхідного лідера блискавки з висоти, на якій відбувається орієнтування на об’єкт, з урахуванням можливості виникнення від об’єкту зустрічного лідера протилежної полярності. Обчислений масив часу просування каналу лідера від кожної точки грозової хмари використаний при обчисленні ймовірності прикріплення низхідного лідера до наземного об’єкта за використання критерію «найбільший час-найменша ймовірність». Моделювання виконується з використанням систематизованих експериментальних даних, отриманих при численних дослідженнях тих електрофізичних процесів, які визначають напрямок просування лідерного каналу блискавки та визначають момент та місце в просторі початку орієнтування лідера на об’єкт: розподіл напруженості електричного поля навколо верхівки лідера та у повітряному проміжку, струм зворотного удару, рівень потенціалу верхівки каналу лідера, зміна швидкості просування лідерного каналу та ін. Використання інформації про статистичний розподіл величин струмів та потенціалів дозволило обчислити ймовірність ураження кожної ділянки об’єкту, враховуючи також і бічні удари. Розрахунки показали можливість використання запропонованої методики для оцінки ефективності системи блискавкозахисту при проектуванні через порівняння ймовірності ураження наземного об’єкта та середньорічної кількості прогнозованих ударів для різних систем блискавкозахисту.