特高压新月形覆冰导线气动力特性的数值模拟研究

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1、特高压新月形覆冰导线气动力特性的数值模拟研究理研究年级2012姓名李彭举申请学位级别硕士专业结构工程指导教师李明研究员姚勇教授ClassifiedIndex:TU312.1U.D.C:624SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisNumericalSimulationofAerodynamicParametersofOneofUHVIcedConductorwithCrescentShapeGrade:2012Candidate:LiPengJuAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpe

2、ciality:StructureEngineeringSupervisor:LiMing(Researcher)YaoYong(Professor)Apr,2015本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：名私、等日期：b关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学

3、位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要2009年，我国首个特高压输电工程1000KV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程正式投入商业运行，标志着我国进入了远距离、大容量、低损耗的特高压输电新时代。这就要跨越中国众多地区，这些地区的地理、气候差异很大，在特殊地区的气候条件下，输电导线在自然风的作用下结冰，使得输电导线形状改变形成非圆截面，从而容易诱发低频率、大振幅的舞动，对输电线、输电塔等重要结构物造成严重的损害和不可弥补的经济损失。为

4、避免这样的问题发生，本文采用风洞试验和数值分析相结合的方法，针对两种单导线和特高压多分裂导线进行了研究，主要工作内容如下：以风洞试验为依托，运用计算流体力学软件FLUENT，针对真实覆冰导线建立覆冰导线模型，考虑到工况较多以及覆冰输电导线的特殊性，采用二维建模，计算出两种单导线的三分力系数，分析了输电导线的直径对覆冰输电导线三分力系数的影响。并根据邓哈托舞动机理和尼格尔舞动机理分析了两种单导线发生舞动的攻角区域。计算结果发现，真实覆冰细导线和粗导线模型的阻力系数和升力系数曲线区别较大，扭矩系数曲线相差较小。根据邓哈托准则，真实覆冰细导线和粗导线模型的易舞动区在α=170°~180°处。根据

5、尼格尔准则，真实覆冰细导线和粗导线模型的易舞动区在α=10°~50°处和α=150°~170°处。真实覆冰粗导线模型相对于真实覆冰细导线模型的气动力负阻尼区范围更大，负峰值更大。根据试验模型计算出八分裂新月形覆冰导线的阻力系数和升力系数，数值计算结果与风洞试验结果差异较小，验证了模型的准确性。计算出无覆冰和覆冰导线的阻力系数和升力系数曲线相差较大，根据邓哈托舞动机理，得出了无覆冰导线不可能发生驰振现象；计算出两种直径下（30mm和40mm）各覆冰子导线的阻力系数和升力系数，二者波动规律整体一致，在攻角α=50°~130°处30mm直径的覆冰子导线阻力系数较大；计算出不同风速下，各覆冰子导线

6、的阻力系数曲线变化并不明显，风速越小，阻力系数曲线的峰值越大，风速对升力系数曲线局部产生略微的差异，整体上影响并不明显。故风速对覆冰导线的阻力系数和升力系数影响较小。对升力系数曲线影响却并不明显。得出子导线的横截面积、相互间距、尾流干扰等因素都会对各子导线的阻力系数和升力系数产生重大影响。根据邓哈托舞动机理和尼格尔舞动机理，各子导线的横截面积、相互间距、尾流干扰等因素都会对子导线驰西南科技大学硕士研究生学位论文第II页振现象的发生产生重要影响。同时对比了风洞试验和数值计算下邓哈托系数的变化规律，得到二者发生舞动的攻角区域相同，从而验证了数值计算可以为舞动发生的可能性做定性的分析。关键词：风

7、洞试验；数值分析；覆冰导线；舞动区域；气动力西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractIn2009,China'sfirstUHVpowertransmissionproject1000KVJindongnan-Nanyang-JingmenUHVACtestdemonstrationprojectputintocommercialoperationofficially,itindicatesthatChi