针对典型输电线路在风场作用下的舞动问题,提出了考虑气动阻尼效应的覆冰输电线路舞动动态分析方法。在ABAQUS有限元软件中建立了覆冰四分裂导线的有限元模型。进而利用用户定义的索单元,通过有限元方法施加了气动载荷,将空气动力施加到各子导线的索单元上。根据美国输电线路设计规范提出的ASCE No.74气动阻尼计算方法,进行了输电线路的舞动计算。根据数值模拟结果探讨了风速和线路档距对四分裂导线舞动幅值、轨迹的影响,并与不考虑气动阻尼效应的计算结果进行了比较。结果表明,气动阻尼对覆冰四分裂导线舞动有影响,且在大风速工况下对大档距线路舞动特性显著。本文认为在计算舞动时,气动阻尼的影响不可忽略。

基于FLUENT流体动力学软件对新月形覆冰双分裂导线绕流场进行了数值模拟,获得了各子导线阻力、升力及扭矩系数随子导线之间间距和风攻角的变化规律。进而利用ABAQUS用户自定义单元实现了随两子导线相对位置及风攻角变化的气动力、随子导线间间距变化的电磁力的施加,研究了随子导线间距变化的气动载荷以及电磁力对覆冰双分裂导线舞动的影响。分析了不同电流强度下双分裂导线的位移时程、运动轨迹、频率和子导线间间距时程等振动特征。结果表明,覆冰子导线相对位置变化对背风侧子导线的气动特性影响明显,电磁力及变化的气动力对分裂导线舞动特征的影响不可忽略。

回顾了输电线雨凇覆冰过程与典型舞动特性研究的历史与现状,首先着重分析了风速、环境温度、空气中过冷水含量、水滴直径、导线传输电流、水膜厚度等6个关键因素对雨凇覆冰过程的影响;其次,介绍了试验观测,数值仿真2种研究方法,并从热力学、流体力学和电场3个方面讨论了输电线雨凇覆冰的机理;再次,论述了输电线雨凇覆冰典型的新月形和扇形二种覆冰截面,从风攻角变化、覆冰厚度、湍流强度和平均气流速度4个方面分析了输电线雨凇覆冰的气动力特性;并把输电线雨凇覆冰过程分为输电线表面仅有水膜、输电线表面薄覆冰和输电线表面冰层较厚3个阶段,依次阐述了类斜拉索式风雨激振机理、涡流诱导振动机理、输电线覆冰舞动经典理论和输电线覆冰舞动的其他理论;然后从风速、水膜流动以及导线运动形态3个方面,分析了输电线雨凇覆冰与机...

兰新高铁沿线受地理环境限制采用较多桥梁结构,为研究分析大风区段桥梁挡风屏对接触网正馈线气动特性的影响,基于计算流体动力学中的有限体积法及Transition SST湍流模型,建立桥梁挡风屏及正馈线计算模型;针对不同的挡风屏高度、挡风屏透风率及风速,分析接触网正馈线的气动特性差异及规律.研究结果表明桥梁挡风屏的存在对接触网正馈线有明显的增速效应,随着挡风屏高度的增加,接触网正馈线气动升力、阻力系数均呈现先增大后减小的趋势,并在挡风屏高度4 m时达到最大值;挡风屏设置透风结构后,来流更多地通过透风结构而减小了对接触网正馈线气动特性的影响,透风率越大对正馈线气动特性的影响越小,综合考虑认为40%的挡风屏透风率在不同风速下具有很好地降低正馈线气动特性的效果.研究结果可为大风区段新建线路提供理论依据和参考.

模拟新月形覆冰四分裂导线在风载荷作用下导线的扰流场,计算得到各子导线气动力系数随风攻角的变化规律,此规律与风洞试验所得规律一致.分析了子导线的尾流效应对气动力系数的影响规律,发现尾流效应对子导线气动力系数的影响规律不同.将模拟所得各子导线气动力系数换算为整体气动力系数加载到超高压输电线路的有限元模型,模拟线路的整体舞动.通过对不同初始风攻角下导线的位移响应、舞动轨迹和舞动频谱分析,发现初始风攻角为70°和100°时覆冰四分裂导线发生大幅舞动,不同的风攻角下舞动幅值及轨迹不同,但舞动模式均为垂直方向的一个半波舞动.所得结果对覆冰四分裂导线的舞动防治技术有重要的参考价值.