覆冰導線動態(tài)氣動力特性研究.pdf

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

2、模擬或試驗獲得的氣動力用于動態(tài)的覆冰導線舞動。由于覆冰導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，這種準靜態(tài)假設并不完全適用，有必要采用動態(tài)試驗或模擬的方法來考察覆冰導線的動態(tài)氣動力系數。但動態(tài)氣動力系數的獲得需要更為復雜的裝置，且舞動時的運動參數很難確定，特別是大檔距、舞動振幅較大時。本文采用數值方法，從弱耦合角度出發(fā)，對流體動力學仿真軟件FLUENT進行二次開發(fā)，利用用戶自定義函數UDF對導線的舞動軌跡進行編程

3、并結合動網格技術實現流固耦合，研究覆冰導線在橫向振動下氣動力系數的變化規(guī)律，分析舞動振幅、頻率及扭轉對氣動力的影響。
　　對覆冰單導線不同攻角下的靜態(tài)氣動力特性進行模擬，并與已有的風洞試驗結果進行比較，驗證數值模擬的可靠性?；谠撚嬎隳Ｐ瓦M一步研究覆冰導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振動時，分析動態(tài)氣動力特性。結果表明:①動、靜氣動力系數的變化規(guī)律基本相同，其中動態(tài)阻力

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

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