覆冰導(dǎo)線空氣動(dòng)力特性風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值模擬.pdf

1、在一定風(fēng)速條件下，非圓截面的覆冰導(dǎo)線經(jīng)風(fēng)流過(guò)時(shí)容易產(chǎn)生低頻大振幅的振動(dòng)-馳振，即俗稱(chēng)的舞動(dòng)。在風(fēng)激勵(lì)時(shí)覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力參數(shù)及其隨風(fēng)攻角的變化率是馳振的關(guān)鍵因素。在馳振研究中，首先需要的是覆冰導(dǎo)線在空氣中的氣動(dòng)力參數(shù)，現(xiàn)有的試驗(yàn)研究多為均勻流。并且，對(duì)于分裂導(dǎo)線、斜風(fēng)工況以及湍流風(fēng)工況的研究較少。這些工況下的氣動(dòng)力參數(shù)為覆冰輸電線的舞動(dòng)分析的前提條件。論文主要運(yùn)用風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種不同方法對(duì)新月形覆冰導(dǎo)線的空氣動(dòng)力特性及馳振進(jìn)行研究，并

2、探討其在斜風(fēng)以及湍流風(fēng)下的氣動(dòng)力特性。論文研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 ①覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性研究。進(jìn)行了水平風(fēng)下新月形覆冰導(dǎo)線的空氣動(dòng)力特性剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)。測(cè)試了三種冰厚下單導(dǎo)線、四分裂導(dǎo)線的氣動(dòng)力參數(shù)。采用流體力學(xué)軟件FLUENT，建立了覆冰導(dǎo)線模型，計(jì)算三種不同冰厚覆冰導(dǎo)線模型升力系數(shù)、阻力系數(shù)以及力矩系數(shù)，分析冰厚對(duì)新月形覆冰導(dǎo)線模型氣動(dòng)力參數(shù)的影響。從氣動(dòng)力負(fù)阻尼特點(diǎn)分析了覆冰導(dǎo)線發(fā)生馳振失穩(wěn)的可能性。研究結(jié)果

3、表明，數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；在一定覆冰厚度范圍內(nèi)，冰厚越大，三分力系數(shù)越大；在小攻角范圍內(nèi)可能發(fā)生Den Hartog舞動(dòng)，大攻角范圍內(nèi)發(fā)生Nigol舞動(dòng)；在一定覆冰厚度范圍內(nèi)，覆冰厚度越大，導(dǎo)線越易發(fā)生舞動(dòng)。
　　 ②斜風(fēng)下覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性研究。進(jìn)行了斜風(fēng)下新月形覆冰導(dǎo)線的空氣動(dòng)力特性模型風(fēng)洞試驗(yàn)。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)流體力學(xué)軟件FLUENT，建立了三維計(jì)算模型，計(jì)算出斜風(fēng)下覆冰導(dǎo)線模型風(fēng)向角范圍在-50°～0

4、°和0°～-50°內(nèi)的阻力系數(shù)、升力系數(shù)以及力矩系數(shù)。對(duì)比研究分析表明，阻力系數(shù)呈逐漸減小趨勢(shì)，升力系數(shù)曲線由正到負(fù)呈波狀變化；力矩系數(shù)曲線呈波狀，取值較小。根據(jù)鄧哈托準(zhǔn)則，斜風(fēng)下覆冰單導(dǎo)線模型更容易產(chǎn)生垂直振動(dòng)負(fù)阻尼，引發(fā)馳振；根據(jù)尼戈?duì)枩?zhǔn)則，斜風(fēng)下覆冰單導(dǎo)線模型在大風(fēng)向角范圍內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)負(fù)阻尼，引發(fā)馳振；傳統(tǒng)的斜風(fēng)分解法不適合進(jìn)行斜風(fēng)下覆冰導(dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算，必須通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)實(shí)測(cè)斜風(fēng)下覆冰導(dǎo)線的風(fēng)荷載。
　　 ③湍流下覆冰導(dǎo)