新月形覆冰导线横风向驰振气动力参数的数值模拟

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在一定风速条件下,非圆截面的覆冰导线经风流过时产生自激振动,当振动频率和导线的固有频率接近时,导线容易产生低频大振幅的振动——驰振,即俗称的舞动。在驰振研究中,首先需要的是覆冰导线在空气中的气动力参数,对此已做过一些试验研究。但是由于冰型的多变性,风洞试验研究代价太大,所以仅靠风洞试验提供覆冰导线的气动力数据是不实际的。本文研究目的是以舞动研究为背景,从覆冰导线气动力计算入手,对新月形覆冰导线绕流模型的流场进行研究,考察数值模拟在一定程度上代替风洞试验的可行性。根据所研究的新月形覆冰导线的特点,基于FLUENT软件建立覆冰导线的二维计算模型,计算了两种不同冰厚新月形覆冰导线模型在相应风速下阻力系数和升力系数;分析了风速和冰厚两个因素对新月形覆冰导线模型气动力参数的影响;探讨了升力峰值幅度随攻角变化的规律;从气动力负阻尼特点分析了覆冰导线发生驰振失稳的可能性。研究表明,本文所得的计算结果与试验结果基本一致;风速和冰厚两因素对新月形覆冰导线模型的系统阻尼有关键的影响,数值模拟计算得到的Den(邓哈托)系数能比较准确地判别导线模型是否失稳。本文的研究结果为覆冰导线的防舞控制提供了一定的参考。
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