覆冰導(dǎo)線動態(tài)氣動力特性研究.pdf

1、輸電導(dǎo)線在凍雨等天氣時易形成覆冰，一定風(fēng)速下就會產(chǎn)生低頻、高振幅的自激振動，即為舞動。導(dǎo)線覆冰后成為非圓截面，導(dǎo)線周圍應(yīng)力場和流場都比較復(fù)雜。對覆冰導(dǎo)線氣動力特性的研究是舞動問題的關(guān)鍵。獲得氣動力特性主要通過風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬，由于覆冰導(dǎo)線舞動問題的隨機(jī)性，試驗耗時長且成本高，計算流體力學(xué)(CFD)方法彌補(bǔ)了風(fēng)洞試驗的不足，還具有模擬復(fù)雜流場等優(yōu)點，可用于覆冰導(dǎo)線氣動力研究上。
　　目前舞動現(xiàn)象的分析一般使用準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)，它是將靜態(tài)

2、模擬或試驗獲得的氣動力用于動態(tài)的覆冰導(dǎo)線舞動。由于覆冰導(dǎo)線舞動是垂直振動與扭振的耦合，實際的氣動力隨時間等因素時刻變化，這種準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)并不完全適用，有必要采用動態(tài)試驗或模擬的方法來考察覆冰導(dǎo)線的動態(tài)氣動力系數(shù)。但動態(tài)氣動力系數(shù)的獲得需要更為復(fù)雜的裝置，且舞動時的運(yùn)動參數(shù)很難確定，特別是大檔距、舞動振幅較大時。本文采用數(shù)值方法，從弱耦合角度出發(fā)，對流體動力學(xué)仿真軟件FLUENT進(jìn)行二次開發(fā)，利用用戶自定義函數(shù)UDF對導(dǎo)線的舞動軌跡進(jìn)行編程

3、并結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)流固耦合，研究覆冰導(dǎo)線在橫向振動下氣動力系數(shù)的變化規(guī)律，分析舞動振幅、頻率及扭轉(zhuǎn)對氣動力的影響。
　　對覆冰單導(dǎo)線不同攻角下的靜態(tài)氣動力特性進(jìn)行模擬，并與已有的風(fēng)洞試驗結(jié)果進(jìn)行比較，驗證數(shù)值模擬的可靠性?；谠撚嬎隳Ｐ瓦M(jìn)一步研究覆冰導(dǎo)線在橫向振動下的動態(tài)氣動力特性，分析舞動幅值、頻率對動態(tài)氣動力的影響，同時考慮橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動時，分析動態(tài)氣動力特性。結(jié)果表明:①動、靜氣動力系數(shù)的變化規(guī)律基本相同，其中動態(tài)阻力

4、系數(shù)大于靜態(tài)值，差距基本相同;動態(tài)升力和扭轉(zhuǎn)系數(shù)比較接近，但在兩個尖峰處相差較大。②阻力、升力系數(shù)隨舞動幅值增加明顯增大，特別是升力系數(shù)成倍增大;振動頻率增加時，氣動力系數(shù)也隨之增大，但頻率對動態(tài)氣動力的影響小于幅值的影響。③扭轉(zhuǎn)振動對動態(tài)氣動力系數(shù)的大小有一定影響;與只有橫向振動的舞動相比，動態(tài)阻力和升力系數(shù)隨時間變化更加激烈，且動態(tài)阻力系數(shù)的振動頻率發(fā)生改變。
　　對覆冰四分裂導(dǎo)線靜態(tài)和橫向振動的動態(tài)氣動力特性進(jìn)行模擬，并將靜

5、態(tài)模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較。分析了導(dǎo)線尾流對氣動力的影響，研究了舞動幅值、頻率以及導(dǎo)線間距對動態(tài)氣動力特性的影響。得出以下結(jié)論:①四根子導(dǎo)線在橫向振動下的動態(tài)氣動力系數(shù)均大于靜態(tài)值，二者變化規(guī)律基本相同，迎風(fēng)側(cè)子導(dǎo)線動、靜態(tài)的差距比背風(fēng)側(cè)子導(dǎo)線小;動態(tài)模擬時迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的氣動力系數(shù)差距比靜態(tài)模擬時小，但由于尾流的影響背風(fēng)側(cè)子導(dǎo)線動態(tài)氣動力系數(shù)隨時間的變化更劇烈;四根子導(dǎo)線之間也會相互影響。②舞動幅值和頻率對四分裂導(dǎo)線動態(tài)氣動力系數(shù)的