覆冰輸電導線舞動特性矩陣攝動法研究.pdf

1、覆冰輸電導線舞動問題產(chǎn)生至今已近百年，對架空輸電線路安全運行構(gòu)成了巨大危害。然而由于對其機理的研究尚不透徹，迄今未有通用的防治方法。舞動通常視為自激振動，其研究可歸結(jié)于兩個方面的穩(wěn)定問題:一是靜止平衡，即在靜力平衡位置處施加小幅擾動是否發(fā)散;二是穩(wěn)態(tài)運動，即是否能形成極限環(huán)及其具體形態(tài)。本文中主要針對前一種穩(wěn)定問題，按照Ляпунов一次近似理論，通過矩陣攝動方法求解運動方程特征值實部解析表達式來分析舞動激發(fā)特性，并應用風洞節(jié)段氣彈模型

2、舞動試驗和時程運算加以驗證。
　　首先針對三自由度體系完整的推導了其運動方程?；谙鄳囊淮谓品匠蹋凑站仃嚁z動方法得到離散自振頻率下分別對應于豎向、水平向和扭轉(zhuǎn)向的特征值實部一階攝動解。相較于Den Hartog和Nigol機理等單自由度解，分別相應多出一至兩個附加項。以D型覆冰6分裂導線為例進行數(shù)值計算表明，附加項對于舞動激發(fā)特性具有顯著影響。
　　可以通過附加項系數(shù)ξ和起舞臨界系數(shù)η的大小關系來判斷舞動是否激發(fā)。根據(jù)

3、扭轉(zhuǎn)向兩附加項系數(shù)中氣動力參數(shù)項κθ1和κθ2大小關系可以將問題簡化。對于多數(shù)風攻角下κθ1≥κθ2情形，根據(jù)氣動力系數(shù)C'L+CD、C'L、C'M正負可將氣動力分為六類，繼而在不同類別對應風攻角下討論舞動激發(fā)特性。分析結(jié)果表明三自由度體系將出現(xiàn)舞動激發(fā)方向的轉(zhuǎn)換、舞動中斷和截止風速等現(xiàn)象，隨扭轉(zhuǎn)與豎向頻率之比的變化亦將出現(xiàn)起舞風速突變點。氣動力一、二類下C'L+CD均為負，由于C'L正負不同將導致舞動激發(fā)特性截然相反，此現(xiàn)象通過風洞氣

4、彈節(jié)段模型舞動試驗得到驗證。
　　對于整檔連續(xù)導線，應用漢密爾頓原理，通過采用基于全局形函數(shù)的伽遼金加權(quán)殘值方法，推導得到運動微分方程。通過采用合理的對角結(jié)構(gòu)阻尼矩陣形式得到懸鏈線位置處對應于各階自振模態(tài)的特征值實部一階攝動解。矩陣初等變換表明奇數(shù)階與偶數(shù)階實部互相獨立。較高張力比下根據(jù)模態(tài)振型特點可以將一階攝動解簡化，其形式與三自由度體系時相同。
　　通過與時程計算結(jié)果對比表明，應用一階攝動解可以用于判斷不同張力比下形成穩(wěn)

5、定舞動軌跡時的位移形態(tài)。豎向1階和扭轉(zhuǎn)向1階模態(tài)頻率相等時通常產(chǎn)生起舞風速的突變。基于懸鏈線位置處的特征值實部分析對于舞動激發(fā)特性分析是適用的。平均風荷載下進行舞動時程計算時，有必要初始施加非對稱干擾以激發(fā)反對稱位移。
　　對于氣動力五、六類，C'L+CD和C'M均為正，此時按照Den Hartog和Nigol機理不會發(fā)生舞動。在三自由度和整檔導線兩個層面，一階攝動解分析均表明此時滿足一定氣動力條件下亦會激發(fā)舞動。通過時程計算得到