覆冰輸電導線氣動力特性風洞試驗及數值模擬研究.pdf

1、在特殊的氣象條件下,輸電導線可能在其迎風面結冰,具有翼形的某些特征,從而使導線發(fā)生大幅、低頻的自激振動,即舞動。近年來我國電網規(guī)模發(fā)展迅速,惡劣氣候頻繁出現,輸電線路的覆冰和積雪以及由此衍生的導線舞動已經嚴重威脅著電力及通信網絡的安全運行。覆冰導線的氣動力參數是舞動試驗研究及計算分析的關鍵因素,雖然已有一些試驗結果,但由于覆冰的隨機性和多樣性,數據仍十分缺乏,積累更多覆冰導線的氣動力參數具有重要的意義。本文詳細回顧了國內外有關覆冰導線的

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

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