覆冰導(dǎo)線馳振試驗(yàn)及理論研究.pdf

1、馳振是一種經(jīng)常發(fā)生在寒冷地區(qū)輸電導(dǎo)線上低頻的、大幅的風(fēng)致振動，嚴(yán)重威脅著輸電線路的安全運(yùn)行。多數(shù)情況下，馳振是由于覆冰導(dǎo)線截面發(fā)生變化引起氣動不穩(wěn)定性造成的。本文基于準(zhǔn)橢圓形和扇形兩種典型覆冰形狀模型的高頻天平測力試驗(yàn)，采用理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法研究覆冰導(dǎo)線馳振機(jī)理及響應(yīng)。論文主要包含五部分內(nèi)容。
　　 (1)、推導(dǎo)了平均風(fēng)荷載作用下覆冰導(dǎo)線的靜態(tài)構(gòu)形及動力特性計(jì)算公式。相對于自重作用下的覆冰導(dǎo)線的靜態(tài)構(gòu)形和動力特性，本

2、文給出的平均風(fēng)作用下的靜態(tài)構(gòu)形和動力特性，為覆冰導(dǎo)線的穩(wěn)定性分析和馳振響應(yīng)分析提供更準(zhǔn)確的初始條件。對于小垂度導(dǎo)線，忽略導(dǎo)線斜率的二階量后，平均風(fēng)荷載作用下覆冰導(dǎo)線的靜態(tài)構(gòu)形為空間拋物線。平均風(fēng)荷載作用下覆冰導(dǎo)線的自振特性計(jì)算公式能更全面的反映導(dǎo)線自振特性隨彈性幾何參數(shù)變化的規(guī)律及導(dǎo)線模態(tài)間的相互關(guān)系。
　　 (2)、通過剛性節(jié)段模型高頻天平測力風(fēng)洞試驗(yàn)，對圓形截面、裸導(dǎo)線截面及7種準(zhǔn)橢圓形截面、8種扇形截面覆冰導(dǎo)線的氣動力特性

3、進(jìn)行了研究。討論了紊流度、風(fēng)向角、覆冰飽滿度、覆冰厚度等因素對導(dǎo)線氣動力特性的影響以及覆冰導(dǎo)線馳振穩(wěn)定性的規(guī)律。
　　 (3)、在分析傳統(tǒng)單自由度馳振激發(fā)機(jī)理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了任意風(fēng)向作用下覆冰導(dǎo)線在任意振動方向的單自由度馳振判別式，理論上證明了順風(fēng)向馳振發(fā)生的可能性。分別運(yùn)用DenHartog、Nigol判別式和本文提出的任意振動方向單自由度馳振判別式對風(fēng)洞試驗(yàn)得到的準(zhǔn)橢圓形覆冰導(dǎo)線模型氣動力進(jìn)行分析，判斷準(zhǔn)橢圓形覆冰導(dǎo)線發(fā)生馳

4、振的可能性。結(jié)果表明，本文提出的方法不僅可以得到可能發(fā)生馳振的風(fēng)向，還可以判斷可能發(fā)生馳振的振動方向。
　　 (4)、分析了覆冰導(dǎo)線面內(nèi)馳振的穩(wěn)定性、分岔及穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)?？紤]覆冰導(dǎo)線面內(nèi)振動的前兩階模態(tài)，采用伽遼金方法離散運(yùn)動微分方程，用多尺度方法分析了覆冰導(dǎo)線面內(nèi)馳振的穩(wěn)定性、分岔及穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)。結(jié)果表明，即使在發(fā)生1：1內(nèi)共振，三階以上非線性項(xiàng)對覆冰導(dǎo)線面內(nèi)馳振響應(yīng)貢獻(xiàn)仍然可以忽略。覆冰導(dǎo)線有可能發(fā)生面內(nèi)對稱模態(tài)振動、對稱模