正弦風場覆冰導線動態(tài)氣動力特性研究.pdf

1、在特殊氣候條件下，輸電導線在霜凍和雨雪附著的條件下容易形成覆冰導線。覆冰導線在一定的風速和風攻角下容易產(chǎn)生大幅度舞動，這種舞動是產(chǎn)生于中低速風速條件下的頻率低、幅度大的自激振動。目前對覆冰導線舞動的研究大多局限于定常風場下的準靜態(tài)假設，但實際工況中覆冰導線是舞動的，且自然界中風場是非定常隨機來流，研究非定常風場下覆冰導線動態(tài)氣動力特性比定常風場準靜態(tài)假設更接近真實情況。本文采用數(shù)值模擬方法，應用流體動力學軟件FLUENT，對正弦風和導線

2、舞動軌跡進行編程，并結合動網(wǎng)格技術實現(xiàn)流固耦合，研究正弦風場下新月形和D形覆冰導線的動態(tài)氣動力特性。本文主要研究了以下幾個方面：
　　對正弦風場下新月形覆冰單導線的靜、動態(tài)氣動力特性進行模擬和比較，并分析攻角、來流速度的脈動頻率和幅值變化對氣動力的影響，驗證計算方法的正確性。結果表明：①正弦風場作用下，靜態(tài)氣動力系數(shù)的平均值（或絕對值）大于定常風場下的數(shù)值，二者隨攻角的變化規(guī)律相同；動態(tài)氣動力系數(shù)略高于定常風場下的動態(tài)值。②動態(tài)阻

3、力系數(shù)主頻與脈動風場的頻率相同，升力系數(shù)主頻與導線舞動頻率一致。③脈動風幅值一定時，脈動頻率f<1.0Hz（長周期脈動）時，頻率對靜態(tài)氣動力的影響很?。划旑l率f>1.0Hz（短周期脈動）時，隨頻率的增加，靜態(tài)氣動力系數(shù)出現(xiàn)峰值的時間前移，阻力系數(shù)和扭轉系數(shù)的平均值明顯減小，幅值變化增大，升力系數(shù)的平均值則增加，幅值變化減小；頻率對動態(tài)氣動力系數(shù)的影響不大。④脈動頻率一定時，氣動力系數(shù)隨幅值的增加而明顯增大，且靜態(tài)氣動力系數(shù)前半周期隨幅值

4、的變化比后半周期的變化要大，具有不對稱性；幅值對氣動力的影響明顯大于脈動頻率的影響。
　　對新月形二分裂覆冰導線定常風場和正弦風場的動態(tài)氣動力特性進行了模擬，分析了攻角對動態(tài)氣動力的影響。研究表明：①定常風場下新月形二分裂覆冰導線子導線2的氣動力系數(shù)均小于子導線1，子導線的氣動力系數(shù)呈明顯的周期性。②正弦風場下新月形二分裂覆冰導線與定常風場下相似，子導線2的氣動力系數(shù)均小于子導線1，但子導線1、2阻力系數(shù)主頻均與脈動風頻率一致；子

5、導線1、2的升力系數(shù)主頻均與舞動頻率一致。③不同攻角下正弦風場下動態(tài)氣動力系數(shù)均大于定常風場下數(shù)值。④攻角增加時，導線的阻力系數(shù)增加，波動幅度隨攻角的增加變大；升力系數(shù)減小，波動幅度隨攻角的增加變小。
　　對D形二分裂覆冰導線定常風場和正弦風場的動態(tài)氣動力特性進行了模擬，分析了攻角、導線間距對氣動力特性的影響。結果發(fā)現(xiàn)：①定常風場與正弦風場下D形二分裂覆冰導線子導線2的氣動力系數(shù)均小于子導線1；正弦風場子導線1、2阻力、升力系數(shù)主