输电线路涡致振动与尾流效应的数值仿真

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随着我国经济的快速发展,高压特高压输电线路的安全运行也越来越受到关注。输电线路风致振动作为危害线路安全运行的主要因素之一,亟需研究。输电线路的风致振动主要有三种形式:微风振动、次档距振荡以及舞动。本文主要对输电线路的微风振动与次档距振荡进行研究,单导线的微风振动主要是由卡门涡街引起的,对于多分裂导线微风振动与次档距振荡同时涉及卡门涡街与尾流效应。本文首先建立了单导线绕流的仿真模型,将计算结果与以往的研究结果进行对比,验证了CFD方法应用于输电线路风致振动的有效性;建立单导线的微风振动模型,对不同雷诺数下的工况进行仿真,获得了导线的振动响应;利用ADINA软件对流场中作强迫振动单导线进行数值模拟,得到导线的升、阻力特性,利用导线的振动位移与升力时程求得单导线的风能输入功率。其次对双分裂导线的微风振动进行了研究。介绍了双分裂导线的排布形式,并建立了双分裂导线的CFD计算模型;在微风振动的风速范围内对串列、并列以及错列布置的固定双分裂导线模型进行仿真,对其绕流特性进行了研究;对迎风子导线固定、背风子导线弹性支撑的双分裂导线模型进行了初步仿真分析。最后对分裂导线的次档距振荡问题进行了研究。应用ADINA软件建立了分裂导线仿真模型,在次档距振荡发生的风速范围内对其进行仿真计算,获得次档距振荡发生的雷诺数范围内子导线不同布置情况的流场变化规律,进而得到背风子导线处于迎风子导线尾流中不同位置的气动力变化特性,为下一步分裂导线次档距振荡的稳定性分析和振动响应研究提供基础。
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