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人体暴露在变电站电厂的评估摘要本文研究人体暴露在变电站产生的极低频率电场的。这个问题有两个方便,即,它需要计算变电站的电场和在人体内的感应电流密度。利用源元法(SEM)解标量积分方程评估变电站产生的极低频率电场。利用分解域的直接边界元方法(BEMDM)解拉普拉斯连续方程就能知道暴露在这么一个极低频率的电场的感应电流密度。这里呈现了电场和内部电流密度的说明计算结果。1.介绍一个暴露在变电站电厂中的人体产生一个极低频率的电场,这一研究开始于一个日益增长的公众关注的顾虑,它可能会引起健康问题。由许多的争议关于可能极低频率的电场和人类的白血病或者一种特定的肿瘤(比如神经组织肿瘤)存在一定的联系。忽略在极低频率场下的位移电流,将电场和磁场分开来考虑。就电场而言暴露在感应电流下的人体有一个轴向特性,而暴露在磁场中的内部电流来自于闭环。本文运用了边界元法分析处理了人体暴露在变电站产生的极低频率电场的评估报告。求解标量积分方程通过源整合程序具有模拟电荷法(CSM)即我们熟知的源元法(SEM)评估了电场的空间分布。这个方法已经运用在了变电站环境中的电场的计算和建立金属保护区模型,它可以看成是一个变相的间接源元法。内部电流密度是被ICNIRP基本条例推荐下作为评估极低频率暴露的一个主要因素。许多人体内的感应电流密度引起了极低频率暴露已经被那些运用分析法或者数值法的研究人员报告研究过了。本文采用了有效的边界元域分解法(BEMDM),计划,比有线差分法有更精确地近似值和比有线元素法更加简便的计算。这个方程式是基于半静止状态的近似值和等式的连续性。连续性方程简化为拉普拉斯方程的变量势,就是通过边界元数值处理,提供结果系统而分散的极高边际化。知道了沿着人体的标量势,人体内的感应电流密度也就确定下来了。2.理论背景2.1电场评估标量势在任意一点P(X,Z),引起了一个携带着线性电荷密度的导体部件,如图1所示,有下列式给出给出【4】上式中,pL表示该行的电荷密度。2L代表导线长度,R表示导线上的点于任意点P之间的距离。图1直导线几何图形如果电势,沿着直线是已知的,这个完整的方程式写成上式a表示半径。经执行了离散化变电站获得一个未知电荷沿着每一部分的系统方程。因此这个积分方程【2】转化成一个相应的矩阵方程【5】这里的表示边界元电位,表示麦克斯维尔系数,倒置的麦克斯维尔系数矩阵获得未知的电荷。麦克斯维尔系数的细节在【5】中可以发现。在矩阵电场坐标中,在任意点(X,Y,Z),由第i个边界域元素,图2给出了【5】这里代表第i部分的电荷,表示第i部分的长度。和合场的矢量由每一个边界元素组成。图2由第i部分产生的电场向量坐标2.2内部电流的计算按照真实的人体模型为基础,图3是基于半静态近似值和相关的拉普拉斯变异的连续方程。图3真实的人体模型半静态的近似值可以被利用是因为人体模型的尺寸大小与影响电场的波长小很多。由于时谐,暴露在极低频率下的连续方程是以拉普拉斯方程形式【13】,【14】这里和表示相应的介电常数和导电介质常数,表示工作频率。在极低频率的范围内,所有的部件表现为良好的导体,而周围的空气是无损耗的电介质。因此,周围的空气可以用标准的拉普拉斯方程表示解拉普拉斯方程在体内,感应电流密度,能够用不同的欧姆定律获得这里表示电流密度,体积电荷密度。2.3空气人体界面条件要完全确定所考虑的问题,拉普拉斯方程必须伴随边界条件规定在不连续的物料特性传导和导电介质下。用标量势的形式表达电场,总所周知的条件对于电场的切向分量在两个分界面附近可以表示为【14】这里表示对应的单位向量,而和分别表示空气中的电势和在人体中的电势。对于感应电流密度的法向量的交界条件表示成标量势,接近身体与空气表面可表示成这里的表示表面电荷密度,表示相应组织的电导率,表示在人体表面的标量势。最后,对于交界面的电通量密度的法向量以标量势表示,在人体和空气表面可表示为这里的表示接近人体的空气的电势。
编号:201311171406426454    大小:893.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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