覆冰導線空氣動力特性風洞試驗及數(shù)值模擬.pdf

1、在一定風速條件下，非圓截面的覆冰導線經(jīng)風流過時容易產(chǎn)生低頻大振幅的振動-馳振，即俗稱的舞動。在風激勵時覆冰導線氣動力參數(shù)及其隨風攻角的變化率是馳振的關(guān)鍵因素。在馳振研究中，首先需要的是覆冰導線在空氣中的氣動力參數(shù)，現(xiàn)有的試驗研究多為均勻流。并且，對于分裂導線、斜風工況以及湍流風工況的研究較少。這些工況下的氣動力參數(shù)為覆冰輸電線的舞動分析的前提條件。論文主要運用風洞試驗和數(shù)值模擬兩種不同方法對新月形覆冰導線的空氣動力特性及馳振進行研究，并

2、探討其在斜風以及湍流風下的氣動力特性。論文研究工作主要包括以下幾個方面：
　　 ①覆冰導線氣動力特性研究。進行了水平風下新月形覆冰導線的空氣動力特性剛性模型風洞試驗。測試了三種冰厚下單導線、四分裂導線的氣動力參數(shù)。采用流體力學軟件FLUENT，建立了覆冰導線模型，計算三種不同冰厚覆冰導線模型升力系數(shù)、阻力系數(shù)以及力矩系數(shù)，分析冰厚對新月形覆冰導線模型氣動力參數(shù)的影響。從氣動力負阻尼特點分析了覆冰導線發(fā)生馳振失穩(wěn)的可能性。研究結(jié)果

3、表明，數(shù)值模擬計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好；在一定覆冰厚度范圍內(nèi)，冰厚越大，三分力系數(shù)越大；在小攻角范圍內(nèi)可能發(fā)生Den Hartog舞動，大攻角范圍內(nèi)發(fā)生Nigol舞動；在一定覆冰厚度范圍內(nèi)，覆冰厚度越大，導線越易發(fā)生舞動。
　　 ②斜風下覆冰導線氣動力特性研究。進行了斜風下新月形覆冰導線的空氣動力特性模型風洞試驗。在試驗的基礎(chǔ)上，通過流體力學軟件FLUENT，建立了三維計算模型，計算出斜風下覆冰導線模型風向角范圍在-50°～0

4、°和0°～-50°內(nèi)的阻力系數(shù)、升力系數(shù)以及力矩系數(shù)。對比研究分析表明，阻力系數(shù)呈逐漸減小趨勢，升力系數(shù)曲線由正到負呈波狀變化；力矩系數(shù)曲線呈波狀，取值較小。根據(jù)鄧哈托準則，斜風下覆冰單導線模型更容易產(chǎn)生垂直振動負阻尼，引發(fā)馳振；根據(jù)尼戈爾準則，斜風下覆冰單導線模型在大風向角范圍內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動負阻尼，引發(fā)馳振；傳統(tǒng)的斜風分解法不適合進行斜風下覆冰導線風荷載計算，必須通過風洞試驗來實測斜風下覆冰導線的風荷載。
　　 ③湍流下覆冰導