覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)及舞動(dòng)特性研究.pdf

1、輸電線路的舞動(dòng)是低頻高幅的自激振動(dòng),產(chǎn)生的巨大的能量對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行造成極大的隱患和危害,隨著輸電塔高度的增加及輸電線路檔距的增大,架空輸電線高柔的特點(diǎn)更突出,舞動(dòng)引起的斷線及倒塔等嚴(yán)重電力事故頻發(fā),對(duì)舞動(dòng)及其控制的研究對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行具有重要的意義。本文從氣動(dòng)力風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬兩個(gè)方面對(duì)覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:
　　覆冰引起的氣動(dòng)不穩(wěn)是輸電線路舞動(dòng)的直接誘因,對(duì)覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)特性的研究是解決舞動(dòng)問(wèn)題的基本

2、,本文首先針對(duì)輸電線路的經(jīng)典覆冰類型和風(fēng)場(chǎng)特性設(shè)計(jì)了覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)特性測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn),分別進(jìn)行了均勻流和紊流風(fēng)場(chǎng)下的測(cè)力試驗(yàn),得到了新月形、扇形、冠形在不同覆冰厚度下的氣動(dòng)特性,并研究了平均風(fēng)速大小,紊流效應(yīng)及二維流場(chǎng)效應(yīng)等因素對(duì)覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)特性的影響。
　　其次針對(duì)目前覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性數(shù)據(jù)匱乏的特點(diǎn),采用FLUENT軟件進(jìn)行了新月形、扇形、冠形三種覆冰截面在五種覆冰厚度下的氣動(dòng)特性仿真,基于風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的可靠性。然后對(duì)氣

3、動(dòng)力結(jié)果進(jìn)行了曲線擬合,得出了各覆冰截面在不同覆冰厚度及初始凝冰角下的豎向升力系數(shù)公式,豐富了風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果,建立了詳細(xì)的覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　然后本文建立了輸電線的單自由度振子數(shù)學(xué)模型,基于準(zhǔn)定常理論采用多尺度方法推導(dǎo)了舞動(dòng)振幅的解析解,并采用Runge-Kutta方法編制了求解舞動(dòng)時(shí)程的數(shù)值仿真程序,與解析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。本文系統(tǒng)的研究了覆冰截面、覆冰厚度、初始凝冰角以及升力曲線階數(shù)等參數(shù)對(duì)舞動(dòng)振幅的影響。針對(duì)舞動(dòng)過(guò)

4、程中振幅大等特點(diǎn),提出了一種利用舞動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行能量獲取的思路,并對(duì)不同覆冰形狀的截面的能量獲取率進(jìn)行了分析?；趩巫杂啥群蛢勺杂啥日褡酉到y(tǒng),給出了舞動(dòng)穩(wěn)定性的判別公式。
　　最后采用有限元程序ANSYS/LS-DYNA,建立非線性粘性阻尼器單元來(lái)模擬覆冰導(dǎo)線的氣動(dòng)特性,同時(shí)在輸電塔上施加脈動(dòng)風(fēng)時(shí)程,進(jìn)行了輸電線舞動(dòng)以及輸電塔隨機(jī)振動(dòng)的顯式有限元計(jì)算。采用本文方法對(duì)500kV海門(mén)到汕頭榕江大跨越工程進(jìn)行了風(fēng)振計(jì)算,提出了施加防屈曲耗能