特高壓新月形覆冰導線氣動力特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、2009年，我國首個特高壓輸電工程1000KV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程正式投入商業(yè)運行，標志著我國進入了遠距離、大容量、低損耗的特高壓輸電新時代。這就要跨越中國眾多地區(qū)，這些地區(qū)的地理、氣候差異很大，在特殊地區(qū)的氣候條件下，輸電導線在自然風的作用下結(jié)冰，使得輸電導線形狀改變形成非圓截面，從而容易誘發(fā)低頻率、大振幅的舞動，對輸電線、輸電塔等重要結(jié)構(gòu)物造成嚴重的損害和不可彌補的經(jīng)濟損失。
　　為避免這樣的問題發(fā)生，本文

2、采用風洞試驗和數(shù)值分析相結(jié)合的方法，針對兩種單導線和特高壓多分裂導線進行了研究，主要工作內(nèi)容如下：
　　以風洞試驗為依托，運用計算流體力學軟件 FLUENT，針對真實覆冰導線建立覆冰導線模型，考慮到工況較多以及覆冰輸電導線的特殊性，采用二維建模，計算出兩種單導線的三分力系數(shù)，分析了輸電導線的直徑對覆冰輸電導線三分力系數(shù)的影響。并根據(jù)鄧哈托舞動機理和尼格爾舞動機理分析了兩種單導線發(fā)生舞動的攻角區(qū)域。計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，真實覆冰細導線和粗導

3、線模型的阻力系數(shù)和升力系數(shù)曲線區(qū)別較大，扭矩系數(shù)曲線相差較小。根據(jù)鄧哈托準則，真實覆冰細導線和粗導線模型的易舞動區(qū)在α=170°~180°處。根據(jù)尼格爾準則，真實覆冰細導線和粗導線模型的易舞動區(qū)在α=10°~50°處和α=150°~170°處。真實覆冰粗導線模型相對于真實覆冰細導線模型的氣動力負阻尼區(qū)范圍更大，負峰值更大。
　　根據(jù)試驗模型計算出八分裂新月形覆冰導線的阻力系數(shù)和升力系數(shù)，數(shù)值計算結(jié)果與風洞試驗結(jié)果差異較小，驗證了模

4、型的準確性。計算出無覆冰和覆冰導線的阻力系數(shù)和升力系數(shù)曲線相差較大，根據(jù)鄧哈托舞動機理，得出了無覆冰導線不可能發(fā)生馳振現(xiàn)象；計算出兩種直徑下（30mm和40mm）各覆冰子導線的阻力系數(shù)和升力系數(shù)，二者波動規(guī)律整體一致，在攻角α=50°~130°處30mm直徑的覆冰子導線阻力系數(shù)較大；計算出不同風速下，各覆冰子導線的阻力系數(shù)曲線變化并不明顯，風速越小，阻力系數(shù)曲線的峰值越大，風速對升力系數(shù)曲線局部產(chǎn)生略微的差異，整體上影響并不明顯。故風速