Investigación sobre el método de cálculo del campo electrostático de una nube de tormenta
Autores: Wang, Lin; Wan, Haojiang; Chen, Yazhou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación sobre el método de cálculo del campo electrostático de una nube de tormenta
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Campo electrostático
Nube de tormenta
Solución aproximada
Precisión computacional
Caminos de descarga de rayos
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Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
El campo electrostático en el espacio excitado por una nube de tormenta refleja la tendencia del potencial espacial y tiene una gran influencia en la selección de los caminos de descarga de los rayos. Algunos estudios han utilizado un método aproximado para calcular el campo electrostático excitado por una nube de tormenta, pero el error sigue siendo relativamente grande. Con el fin de mejorar la precisión computacional, en este documento se obtiene la solución aproximada de segundo orden del campo eléctrico utilizando una expansión binomial de la función cuantizada compleja, descartando los términos pequeños de orden superior e integrando el término principal de acuerdo con la convergencia de la función. La solución aproximada de primer orden y la solución aproximada de segundo orden se utilizan para calcular el campo electrostático excitado por una nube de tormenta utilizando la misma versión de MATLAB en la misma configuración de computadoras. Al comparar, se encuentra que el tiempo de cálculo utilizando las dos soluciones aproximadas no es muy diferente, pero el error entre la solución aproximada de segundo orden y la solución exacta es significativamente menor que entre la solución aproximada de primer orden y la solución exacta. Se muestra que el uso de la solución aproximada de segundo orden para calcular el campo electrostático de una nube de tormenta puede mejorar significativamente la precisión computacional sin sacrificar la eficiencia computacional, lo cual es de gran importancia para la advertencia precisa cuando se acerca un rayo.
Descripción
El campo electrostático en el espacio excitado por una nube de tormenta refleja la tendencia del potencial espacial y tiene una gran influencia en la selección de los caminos de descarga de los rayos. Algunos estudios han utilizado un método aproximado para calcular el campo electrostático excitado por una nube de tormenta, pero el error sigue siendo relativamente grande. Con el fin de mejorar la precisión computacional, en este documento se obtiene la solución aproximada de segundo orden del campo eléctrico utilizando una expansión binomial de la función cuantizada compleja, descartando los términos pequeños de orden superior e integrando el término principal de acuerdo con la convergencia de la función. La solución aproximada de primer orden y la solución aproximada de segundo orden se utilizan para calcular el campo electrostático excitado por una nube de tormenta utilizando la misma versión de MATLAB en la misma configuración de computadoras. Al comparar, se encuentra que el tiempo de cálculo utilizando las dos soluciones aproximadas no es muy diferente, pero el error entre la solución aproximada de segundo orden y la solución exacta es significativamente menor que entre la solución aproximada de primer orden y la solución exacta. Se muestra que el uso de la solución aproximada de segundo orden para calcular el campo electrostático de una nube de tormenta puede mejorar significativamente la precisión computacional sin sacrificar la eficiencia computacional, lo cual es de gran importancia para la advertencia precisa cuando se acerca un rayo.