覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、輸電導(dǎo)線的舞動(dòng)是覆冰導(dǎo)線在風(fēng)致作用下引起了低頻、高振幅的振動(dòng)，對輸電塔線造成嚴(yán)重的破壞，直接影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全。輸電導(dǎo)線在不同的氣候條件下會(huì)形成不同的覆冰截面，其中新月形覆冰截面是一種典型的覆冰截面。本文以新月形覆冰截面導(dǎo)線為研究對象，通過風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析新月形截面的氣動(dòng)力特性和舞動(dòng)機(jī)理，為新月形覆冰截面的舞動(dòng)防治提供理論基礎(chǔ)。
　　本文的研究內(nèi)容如下：
　　首先，基于數(shù)值模擬研究了新月形覆冰導(dǎo)線在不同風(fēng)攻角下的氣動(dòng)力

2、特性，結(jié)合Den Hartog垂直舞動(dòng)機(jī)理和Nigol扭轉(zhuǎn)誘發(fā)機(jī)理分析了覆冰導(dǎo)線在不同風(fēng)攻角下的舞動(dòng)穩(wěn)定特性，結(jié)果表明，在部分風(fēng)攻角區(qū)域，覆冰導(dǎo)線在豎向和扭轉(zhuǎn)方向形成氣動(dòng)負(fù)阻尼，容易引起導(dǎo)線舞動(dòng)。同時(shí)，結(jié)合PIV技術(shù)，分析了新月形覆冰導(dǎo)線節(jié)段模型在不同風(fēng)攻角下的流場信息。結(jié)果表明，覆冰導(dǎo)線的流動(dòng)分離位置、尾流漩渦積分尺度和脫落頻率隨風(fēng)攻角的不同而發(fā)生變化。
　　然后，進(jìn)行新月形覆冰導(dǎo)線氣彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了覆冰導(dǎo)線在不同風(fēng)速和

3、風(fēng)攻角下的豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)方向的振動(dòng)特性及其頻譜特性。試驗(yàn)表明，覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)可分為豎向舞動(dòng)和豎向-扭轉(zhuǎn)耦合舞動(dòng)。豎向舞動(dòng)是由于覆冰導(dǎo)線在豎向存在氣動(dòng)負(fù)阻尼而產(chǎn)生的豎向自激振動(dòng)，一般只在少數(shù)風(fēng)攻角和特定風(fēng)速下發(fā)生。豎向-扭轉(zhuǎn)舞動(dòng)則是由于結(jié)構(gòu)在扭轉(zhuǎn)方向形成氣動(dòng)負(fù)阻尼而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)自激振動(dòng)，并通過扭轉(zhuǎn)-豎向耦合力和扭轉(zhuǎn)-橫向耦合力作用不斷地向豎向和橫向振動(dòng)輸入能量，從而引起覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)。覆冰導(dǎo)線在豎向或扭轉(zhuǎn)方向形成氣動(dòng)負(fù)阻尼是導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)的必

4、要條件，并且舞動(dòng)穩(wěn)定后三個(gè)方向的振動(dòng)頻率都與形成自激振動(dòng)方向的振動(dòng)頻率相同。
　　最后，進(jìn)行新月形覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)過程的數(shù)值模擬，研究了不同風(fēng)速下覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)負(fù)阻尼的變化規(guī)律。結(jié)果表明，覆冰導(dǎo)線在橫向不會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)負(fù)阻尼，而豎向和扭轉(zhuǎn)方向在部分風(fēng)攻角下會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)負(fù)阻尼。當(dāng)結(jié)構(gòu)氣動(dòng)負(fù)阻尼大于結(jié)構(gòu)固有阻尼時(shí)，覆冰導(dǎo)線形成發(fā)散的自激振動(dòng)。當(dāng)覆冰導(dǎo)線同時(shí)發(fā)生豎向和扭轉(zhuǎn)方向氣動(dòng)發(fā)散時(shí)，扭轉(zhuǎn)位移發(fā)散會(huì)改變覆冰導(dǎo)線的風(fēng)攻角，從而改變豎向和扭轉(zhuǎn)方向的氣