架空輸電線路朝著超高壓、大檔距、大截面發(fā)展,輸電線所受靜力、動力風荷載有所增大,精確獲取輸電線的風荷載是確保輸電線路風致安全性的重要前提。大跨越輸電線氣彈試驗中近似以光圓截面制作氣彈模型,而且其響應分析對三軸向力及位移響應鮮有涉及。鑒于上述兩個問題,本文首先基于CFD方法分析了靜止、運動狀態(tài)的輸電線原型和模型狀態(tài)的氣動力特性差異,隨后基于全氣彈輸電線模型風洞試驗,研究了輸電線的三維氣動力、位移的響應特性。本文的工作主要包含以下幾個方面:（1）采用Y型網格對輸電線絞凸近壁網格進行精細化處理,結合嚴格的網格、時間步無關性檢查,基于二維RANS模型即可準確估計絞線的阻力系數(shù)平均值和St數(shù)。模型試驗中采用等截面光圓圓截面替代絞線截面,可能會降低導線順風向的平均和脈動荷載及橫風向的脈動荷載;由于縮尺導致的雷諾數(shù)效應,即使導線縮尺模型能真實模擬表面的絞凸特征,縮尺模型氣動力與原型導線間仍存在較大差異。（2）采用二維RANS模型研究了單導線、四分裂線的固定繞流,比較了兩類縮尺模型與原型、絞與圓截面間的氣動荷載差異,探討了湍流度、分裂數(shù)、縮尺比及風速等因素對輸電線氣動力特性的影響。兩類縮尺模型均高估了... 

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 輸電線研究現(xiàn)狀
        1.2.1 靜力實驗研究現(xiàn)狀
        1.2.2 靜力CFD研究現(xiàn)狀
        1.2.3 動力實驗研究進展
        1.2.4 動力數(shù)值研究進展
    1.3 章節(jié)安排
第二章 輸電線固定繞流二維CFD適用性分析
    2.1 CFD方法
        2.1.1 CFD求解過程
        2.1.2 CFD方法對湍流的處理
        2.1.3 SST k-ω模型
        2.1.4 Transition SST模型
    2.2 數(shù)值模型和參數(shù)處理
    2.3 無關性檢查
        2.3.1 網格和時間步無關性檢查
        2.3.2 邊界層網格離散方式的影響
        2.3.3 三維計算域的影響
        2.3.4 絞凸數(shù)目的影響
    2.4 CFD結果驗證
    2.5 本章小結
第三章 不同因素下輸電線氣動荷載的CFD研究
    3.1 研究工況
        3.1.1 原型工況
        3.1.2 標準縮尺模型
        3.1.3 折減縮尺模型
    3.2 單導線氣動荷載
        3.2.1 各因素對阻力系數(shù)C_D的影響
        3.2.2 各因素對阻力系數(shù)C_(D,rms)的影響
        3.2.3 各因素對阻力系數(shù)C_(L,rms)的影響
        3.2.4 各因素對St數(shù)的影響
    3.3 四分裂線氣動荷載
        3.3.1 各因素對阻力系數(shù)C_D的影響
        3.3.2 各因素對阻力系數(shù)C_(D,rms)的影響
        3.3.3 各因素對阻力系數(shù)C_(L,rms)的影響
        3.3.4 各因素對St數(shù)的影響
    3.4 迎風角對四分裂線氣動荷載的影響
        3.4.1 阻力系數(shù)C_D
        3.4.2 阻力系數(shù)C_(D,rms)(1號子導線)
        3.4.3 升力系數(shù)C_(L,rms)(1號子導線)
        3.4.4 斯托羅哈數(shù)St
    3.5 本章小結
第四章 運動狀態(tài)下輸電線氣動特性CFD模擬
    4.1 運動邊界問題的CFD建模
        4.1.1 運動控制方程
        4.1.2 動網格模型
    4.2 輸電線自激振動CFD模擬
    4.3 輸電線強迫振動CFD模擬
        4.3.1 振幅比的影響
        4.3.2 頻率比的影響
    4.4 本章小結
第五章 輸電線標準氣彈試驗響應分析
    5.1 輸電線氣彈風洞試驗設計
        5.1.1 輸電線氣彈模型設計與制作
        5.1.2 風洞試驗
        5.1.3 試驗工況
        5.1.4 動力特性測試
    5.2 單導線三軸向力響應分析
        5.2.1 阻力
        5.2.2 升力
        5.2.3 水平張力
    5.3 四分裂線三軸向力響應分析
        5.3.1 阻力
        5.3.2 升力
        5.3.3 水平張力
    5.4 風向角對三軸向力響應的影響
        5.4.1 阻力
        5.4.2 升力
        5.4.3 水平張力
    5.5 三軸向位移響應分析
        5.5.1 湍流度影響
        5.5.2 垂跨比影響
        5.5.3 四分裂線干擾效應
    5.6 本章小結
結論與展望
    1 結論
    2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]高雷諾數(shù)下輸電導線流固耦合數(shù)值模擬[D]. 劉軍.重慶大學 2016
[2]輸電線的流固耦合振動數(shù)值分析[D]. 宋群群.重慶大學 2014
[3]輸電線路渦致振動與尾流效應的數(shù)值仿真[D]. 夏瑩沛.華北電力大學 2014



本文編號：3728139