扰流器防舞机理的理论研究

通过对扰流防舞器的防舞机理的理论研究，建立起缠有扰流器的导线覆冰后空气动力学特性的计算模型及计算方法，经过某些适当的近似处理后，用计算机对多种模型、多种条件下的缠有扰流器覆冰导线的各空气动力系数进行计算并绘出其相应的系数曲线，得出扰流器具有良好的防舞效果的结论     

正弦风场新月形覆冰导线动态气动力特性

为研究脉动风场对覆冰导线动态气动力特性的影响,利用Fluent软件的用户自定义函数和动网格技术,计算了正弦风场下新月形覆冰导线在垂直振动与扭转振动耦合下的动态气动力系数,并与相同舞动条件下定常风场模拟结果进行比较;分析了来流速度脉动频率和幅值对气动力的影响.结果发现:覆冰导线在正弦风场作用下的动态气动力系数平均值略高于定常风场下动态气动力的数值;脉动风频率对阻力系数和升力系数的平均值影响较小;脉动风幅值增加会导致动态气动力系数的平均值增大.因此工程中进行输电线路防舞设计时,应考虑脉动风场幅值对气动力系数的影响.     

扰流器防舞机理的理论研究

通过对的成流防舞器的防舞机理的理论研究，建立起缠有扰流导线覆冰后空气动力学特性的计算模型及计算方法，经过某些适当的近似处理后，用计算机对多种模型，多种条件下的缠有扰流器覆冰导线的各空气动力系数进行计算并绘出其相应的系统曲线，得出扰流器具有良好的防舞效果的结论。     

四分裂导线舞动特性及线路磨损规律

基于输电线路实际工程,分别建立了四分裂导线风场模型和输电塔-线-间隔棒耦合模型,研究分裂导线气动特性和舞动响应受覆冰形状、覆冰厚度、风速和风攻角等参数的影响规律,明确导线与金具碰撞磨损机理。研究结果表明：各分裂导线间的气动特性存在较大差异,阻力系数受各参数的影响显著,随着覆冰厚度和风速的增加阻力系数逐渐增大;覆冰形式和覆冰厚度对升力系数的影响较小,风速和风攻角的影响较大;导线舞动过程中与连接金具发生了摩擦连续碰撞和瞬时强烈碰撞,导线最大接触法向作用力随风速增加而增大,随覆冰厚度增加而降低。本研究揭示了四分裂覆冰导线舞动特性规律和碰撞磨损机理,可以为输电线路防舞动设计和安全运营提供指导。     

覆冰三分裂导线气动力特性的数值模拟

采用有限体积法和SIMPLEC算法,求解雷诺数在亚临界区内的均匀黏性不可压缩流体的N-S方程,对风吹过平行布置的覆冰三分裂导线的气动力特性进行计算流体动力学（CFD）数值模拟.为克服数值模拟在高雷诺数下的数值不稳定性,在求解N-S方程时采用QUICK迎风格式,其对流项为三阶精度,其余项如扩散项等为二阶精度.针对新月形和扇形2种典型覆冰三分裂导线,分析平行布置的三分裂导线各子导线尾流间的相互作用及其对气动力特性的影响.计算结果表明,新月形覆冰导线比扇形覆冰导线舞动的风攻角范围大,但前者的舞动振幅小于后者;分裂导线中处于尾流区的子导线的气动力系数均小于迎风面子导线的气动力系数,且扇形覆冰导线比新月形覆冰导线更为显著.     

覆冰导线在斜风下的气动力特性试验和数值模拟

斜风作用下,输电线覆冰舞动往往为控制工况。基于斜风下的输电线气动特性是影响舞动的关键因素。文章主要研究新月形覆冰导线在斜风作用下的空气动力特性,新月形覆冰导线随着风向角的变化,及其三分力系数曲线变化。文章对斜风下覆冰导线三分力系数对传统的斜风分解法进行检验,运用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟和风洞试验两种不同方法,对覆冰导线在斜风下的气动力特性进行研究,把风洞试验的测得数据和数值模拟得到的结果进行比较得出,数值模拟和试验结果吻合的很好。     

覆冰四分裂导线动态气动力特性分析

为研究覆冰分裂导线舞动时的气动力特性,基于Fluent软件的用户自定义函数对导线的舞动轨迹进行编程并结合动网格技术实现流固耦合.计算了新月形覆冰四分裂导线横向振动时的动态气动力系数,并与静态模拟结果进行比较;分析了舞动幅值和频率对动态气动力的影响.结果表明:相同风速下,动态气动力系数大于静态值,二者具有相同的变化规律;舞动时,迎风侧子导线尾流偏移,对背风侧子导线的影响减小,使背风侧子导线的动态气动力系数比静态时明显增加;阻力、升力系数随舞动幅值和频率的增加而增大,但频率对动态气动力的影响小于幅值的影响;工程中预测大档距导线舞动引起的断线临界风速和塔承受的荷载时,应考虑动态气动力系数对舞动的影响.     

考虑时变气象参数的输电导线覆冰数值仿真

近年来输电线路覆冰灾害频发,给电网运行带来了极大威胁。现有研究大多未考虑时变气象条件对导线覆冰所产生的影响。为对线覆冰增长情况进行有效预测,给输电线路融冰除冰和舞动预警提供重要参考。本文基于导线覆冰机理和欧拉气液两相流模型,提出了考虑时变气象参数时变影响下的输电线路导线覆冰数值仿真方法。在此基础上建立了基于FLUENT和FENSAP-ICE软件的导线覆冰增长数值模拟框架,利用三维仿真模型,研究了温度、风速、空气中的液态水含量、水滴中值体积直径等时变气象参数和导线直径等因素对输电线路导线覆冰质量及覆冰形状的影响,结果表明导线覆冰形状受风速、过冷却水滴中值体积直径、空气中的液态含水量和导线直径影响较大,受温度影响较小。最终利用真实输电线路现场覆冰监测数据以及相应的气象数据对仿真计算方法的有效性进行了验证。预测结果与输电线路覆冰监测结果吻合度较好,考虑时变气象参数的方法比不考虑时变参数的方法更能有效地预测导线实时覆冰形状和质量,表明本文提出的导线覆冰仿真方法具有较好的精度。     

架空输电线路复冰导线失谐装置

为克服架空输电线路导线在复冰时和一定的空气动力条件下发生的舞动,本文研究了防舞措施。根据导线扭摆舞动机理,采用在输电线上加装失谐装置一防舞防扭重锤,并恰当地选择防舞防扭锤重量、数量、臂长以及安装位置,可有效地大幅度降低极限循环舞动与椭圆舞动的振幅值,提高输电线路在恶劣气候条件下安全运行的可靠性。     

紧凑型输电线路相间间隔棒防舞研究

紧凑型输电线路由于相间距离小,导线覆冰舞动造成的相间闪络等危害已经成为紧凑型线路最主要的一种灾害形式.用有限元方法建立了特高压紧凑型连续三档线路相间间隔棒防舞计算模型,给出了4种档距情况下紧凑型线路相间间隔棒一般布置方案及加密布置方案.在4种不同档距及不同风速条件下,通过数值分析得到了相间间隔棒布置方法对舞动幅值及相间距的影响.根据数值计算得到的结果对紧凑型线路的防舞设计具有重要的指导意义.     

覆冰导线的空气动力参数数值模拟

覆冰导线的空气动力参数是导线舞动的关键因素.由于覆冰形状的多样性,风洞试验研究代价巨大,仅靠风洞试验提供覆冰导线的空气动力参数是不实际的,因此有必要采用数值模拟的方法.提出了基于面元法的覆冰导线空气动力参数的数值模拟方法,采用有粘性的绕流模型,编制计算程序对覆冰单导线随攻角变化的空气动力参数进行了数值模拟计算.该程序系统简单易用,能快速得到结果.通过比较,所得数值模拟结果与试验结果基本一致,一定程度上反映了覆冰单导线气动力的规律.该方法是一种实用、快速、有效的数值解法,为覆冰导线舞动计算与仿真的深入研究提供了一种有效的途径.     

输电线路舞动的有限元分析

利用梁单元模拟覆冰导线，通过动坐标迭代法和Newmark法进行静力、动力响应分析，给出了高压输电导线舞动的有限元分析方法，在此基础上编写了计算导线舞动的有限元程序，计算实例模拟了舞动的全过程，探讨了风速、攻角等对舞动的影响，其结果与文献算例能较好地符合，说明程序算法合理，对导线舞动的分析与预防有参考价值。     

500kV变电站的直流融冰技术研究

输电线路覆冰会引起严重的线路过载、舞动等现象,造成断线、杆塔倒塌、大面积停电、限电等事故,给国民生产带来了严重影响。为了防止此种情况的出现,进行输电线路的直流融冰是一种很好的方法。介绍了直流融冰技术的原理和系统,提出了适用于500 kV变电站的交流输电线路的直流融冰技术方案,同时对直流融冰技术方案进行了分析计算。     

输电线路舞动在线监测预警判据的研究

输电线路舞动会导致相间闪络、金具损坏、绝缘子损坏等现象,严重情况下,还会出现线路断线、杆塔倒塌等事故．为了减少舞动对输电线路的危害,研究开发输电线路舞动在线监测系统,对于确保输电线路的安全稳定运行具有重大意义,而线路舞动预警判据的建立则是系统实现的关键．从舞动对线路危害的角度出发,利用弹性材料的胡克定律,在线路张力判据的研究中分别推导舞动线路的水平张力方程式和高悬挂点的垂直张力方程式,提出输电线路舞动的线路张力判据;同时,根据舞动幅值与相间距离的关系建立相间距离判据．这2种判据的建立为输电线路舞动在线监测系统的预警提供了理论支持,具有较大的应用价值．     

扰流柱对车用液力缓速器空损抑制效应分析

为抑制车用液力缓速器空转功率损失,对扰流柱机构抑制空损效应进行三维流场数值模拟.针对扰流柱布置形式,建立定轮安装扰流柱与未安装扰流柱两种情况的周期计算模型,以降低仿真成本,并在空转工况与充液工况下,分别对两模型计算精度进行验证.计算不同转速下安装扰流柱与未安装扰流柱周期模型的空损,获取空转工况下空气对两模型叶片所施加的制动功率,得到周期流道速度场、压力场分布状态,并对比分析了扰流柱对空气流场扰动效果以及空损抑制作用.结果表明,扰流柱机构能有效阻碍空气的循环流动,某缓速器在动轮转速3 400 r/min时空损可降低48.4%,有效提升了车辆的功率利用率.     

车轮扰流板对轿车风阻的影响

针对某新开发的三厢轿车,采用数值仿真的方法研究了车轮扰流板对于车轮处流场以及整车气动阻力的影响。在原型数值研究基础上加装了两种不同的车轮扰流板,进行了流场模拟;并对比分析了3种方案在车轮处的流动特性及其整车气动阻力。研究发现,在车轮前增加合适的车轮扰流板,可以有效减小车轮两侧气流的分离,缩小汽车尾部涡流区域,从而有助于降低整车气动阻力。