正弦風(fēng)場(chǎng)覆冰導(dǎo)線動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性研究.pdf

1、在特殊氣候條件下，輸電導(dǎo)線在霜凍和雨雪附著的條件下容易形成覆冰導(dǎo)線。覆冰導(dǎo)線在一定的風(fēng)速和風(fēng)攻角下容易產(chǎn)生大幅度舞動(dòng)，這種舞動(dòng)是產(chǎn)生于中低速風(fēng)速條件下的頻率低、幅度大的自激振動(dòng)。目前對(duì)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)的研究大多局限于定常風(fēng)場(chǎng)下的準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)，但實(shí)際工況中覆冰導(dǎo)線是舞動(dòng)的，且自然界中風(fēng)場(chǎng)是非定常隨機(jī)來(lái)流，研究非定常風(fēng)場(chǎng)下覆冰導(dǎo)線動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性比定常風(fēng)場(chǎng)準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)更接近真實(shí)情況。本文采用數(shù)值模擬方法，應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT，對(duì)正弦風(fēng)和導(dǎo)線

2、舞動(dòng)軌跡進(jìn)行編程，并結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)流固耦合，研究正弦風(fēng)場(chǎng)下新月形和D形覆冰導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性。本文主要研究了以下幾個(gè)方面：
　　對(duì)正弦風(fēng)場(chǎng)下新月形覆冰單導(dǎo)線的靜、動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性進(jìn)行模擬和比較，并分析攻角、來(lái)流速度的脈動(dòng)頻率和幅值變化對(duì)氣動(dòng)力的影響，驗(yàn)證計(jì)算方法的正確性。結(jié)果表明：①正弦風(fēng)場(chǎng)作用下，靜態(tài)氣動(dòng)力系數(shù)的平均值（或絕對(duì)值）大于定常風(fēng)場(chǎng)下的數(shù)值，二者隨攻角的變化規(guī)律相同；動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力系數(shù)略高于定常風(fēng)場(chǎng)下的動(dòng)態(tài)值。②動(dòng)態(tài)阻

3、力系數(shù)主頻與脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的頻率相同，升力系數(shù)主頻與導(dǎo)線舞動(dòng)頻率一致。③脈動(dòng)風(fēng)幅值一定時(shí)，脈動(dòng)頻率f<1.0Hz（長(zhǎng)周期脈動(dòng)）時(shí)，頻率對(duì)靜態(tài)氣動(dòng)力的影響很?。划?dāng)頻率f>1.0Hz（短周期脈動(dòng)）時(shí)，隨頻率的增加，靜態(tài)氣動(dòng)力系數(shù)出現(xiàn)峰值的時(shí)間前移，阻力系數(shù)和扭轉(zhuǎn)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?。活l率對(duì)動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力系數(shù)的影響不大。④脈動(dòng)頻率一定時(shí)，氣動(dòng)力系數(shù)隨幅值的增加而明顯增大，且靜態(tài)氣動(dòng)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(duì)稱性；幅值對(duì)氣動(dòng)力的影響明顯大于脈動(dòng)頻率的影響。
　　對(duì)新月形二分裂覆冰導(dǎo)線定常風(fēng)場(chǎng)和正弦風(fēng)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性進(jìn)行了模擬，分析了攻角對(duì)動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力的影響。研究表明：①定常風(fēng)場(chǎng)下新月形二分裂覆冰導(dǎo)線子導(dǎo)線2的氣動(dòng)力系數(shù)均小于子導(dǎo)線1，子導(dǎo)線的氣動(dòng)力系數(shù)呈明顯的周期性。②正弦風(fēng)場(chǎng)下新月形二分裂覆冰導(dǎo)線與定常風(fēng)場(chǎng)下相似，子導(dǎo)線2的氣動(dòng)力系數(shù)均小于子導(dǎo)線1，但子導(dǎo)線1、2阻力系數(shù)主頻均與脈動(dòng)風(fēng)頻率一致；子

5、導(dǎo)線1、2的升力系數(shù)主頻均與舞動(dòng)頻率一致。③不同攻角下正弦風(fēng)場(chǎng)下動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力系數(shù)均大于定常風(fēng)場(chǎng)下數(shù)值。④攻角增加時(shí)，導(dǎo)線的阻力系數(shù)增加，波動(dòng)幅度隨攻角的增加變大；升力系數(shù)減小，波動(dòng)幅度隨攻角的增加變小。
　　對(duì)D形二分裂覆冰導(dǎo)線定常風(fēng)場(chǎng)和正弦風(fēng)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力特性進(jìn)行了模擬，分析了攻角、導(dǎo)線間距對(duì)氣動(dòng)力特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①定常風(fēng)場(chǎng)與正弦風(fēng)場(chǎng)下D形二分裂覆冰導(dǎo)線子導(dǎo)線2的氣動(dòng)力系數(shù)均小于子導(dǎo)線1；正弦風(fēng)場(chǎng)子導(dǎo)線1、2阻力、升力系數(shù)主