覆冰輸電導(dǎo)線氣動力特性風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、在特殊的氣象條件下,輸電導(dǎo)線可能在其迎風(fēng)面結(jié)冰,具有翼形的某些特征,從而使導(dǎo)線發(fā)生大幅、低頻的自激振動,即舞動。近年來我國電網(wǎng)規(guī)模發(fā)展迅速,惡劣氣候頻繁出現(xiàn),輸電線路的覆冰和積雪以及由此衍生的導(dǎo)線舞動已經(jīng)嚴(yán)重威脅著電力及通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。覆冰導(dǎo)線的氣動力參數(shù)是舞動試驗(yàn)研究及計算分析的關(guān)鍵因素,雖然已有一些試驗(yàn)結(jié)果,但由于覆冰的隨機(jī)性和多樣性,數(shù)據(jù)仍十分缺乏,積累更多覆冰導(dǎo)線的氣動力參數(shù)具有重要的意義。本文詳細(xì)回顧了國內(nèi)外有關(guān)覆冰導(dǎo)線的

2、氣動力試驗(yàn)研究,提出了存在的缺點(diǎn)與不足。在此基礎(chǔ)上通過風(fēng)洞試驗(yàn)及CFD數(shù)值模擬方法研究了不同厚度新月形覆冰和D形覆冰截面單導(dǎo)線及分裂導(dǎo)線的氣動力特性。風(fēng)洞試驗(yàn)方面:制作了剛性節(jié)段模型,通過高頻測力天平試驗(yàn)研究了D形和4種新月形覆冰厚度輸電導(dǎo)線的氣動力特性。設(shè)計了考慮流場二維特性和風(fēng)洞的邊界層效應(yīng)的試驗(yàn)裝置,獲得了各覆冰截面單導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線子導(dǎo)線在均勻流、5％均勻湍流和13%均勻湍流3種流場中各風(fēng)攻角下的氣動力特性,研究了氣動力系數(shù)對攻角

3、的變化規(guī)律,以及湍流度對氣動力特性的影響。比較了單導(dǎo)線與二、四、六分裂導(dǎo)線之間氣動力特性的區(qū)別與聯(lián)系。根據(jù)Den Hartog和Nigol舞動理論分別計算了各種工況下覆冰導(dǎo)線可能發(fā)生舞動的風(fēng)攻角范圍。CFD數(shù)值模擬方面:通過CFD數(shù)值模擬方法,對雷諾數(shù)為3900的經(jīng)典圓柱繞流問題進(jìn)行了非定常計算,詳細(xì)研究了近壁面網(wǎng)格及展向長度對結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)上,通過k-ω SST湍流模型計算了新月形薄覆冰單導(dǎo)線及四分裂導(dǎo)線的氣動三分力系數(shù),研究了