山区长短腿输电塔的动力失稳分析

针对山区长短腿输电塔在静风和脉动风作用下动力失稳问题,为寻求输电塔失稳极限风速和破坏发生路径,研究了山地丘陵B类地貌常用5B ZBC4型长短腿输电塔在风载作用下的动力特性,采用B-R准则和动态增量法（IDA）并结合位移等值准则,考虑了不同的风载作用,模拟了山区脉动风载对输电塔进行非线性屈曲分析和时程分析。结果表明,输电塔靠近山顶侧发生受压破坏、山谷侧为受拉破坏,且从塔腿开始逐渐发展到塔身,最终导致倒塔事故;现行山地丘陵输电塔的抗风设计规范将风等效为静力荷载的方法偏于不安全。     

500 kV输电钢管塔的风雨激励分析

利用ANSYS软件建立了500 kV狮洋至五邑送电线路DZV674直线塔的有限元模型,研究了其动力特性,获得了前10阶自振频率,基于Kaimal脉动风速谱及线性自回归滤波器法（AR）模拟脉动风速时程原理,利用Matlab软件得到模拟脉动风速谱,在此基础上完成对雨荷载的模拟。并采用时程分析法分析了风单独作用与风雨共同作用下的动力响应,计算了输电塔的位移、轴力和弯矩。结果表明,在对输电塔的风雨激励分析中风荷载为主要设计荷载,但雨荷载对其影响也不可忽略。     

风电场脉动风模拟及风机塔架动力响应研究

为掌握风载作用下风机结构的动力学特性,采用Davenport脉动风功率谱,基于Shinozuka理论模拟某沿海风电场的脉动风速谱;采用Shiotani简化表达式,以相关系数矩阵考虑脉动风竖向相关性,推导空间脉动风随机过程表达式.建立风机塔底固接和考虑桩基刚度的两种有限元模型,计算自振特性和模拟风载作用下的动力响应.结果表明,该模拟方法能较好地反映风电场实际风况;风机结构自振周期与脉动风变化周期处于同一量级,两者接近时易产生顺风向振动和涡激振动;结构的低阶振型对风致动力响应有重要影响;考虑脉动风效应后,作用于风机上的风荷载和动力响应显著增大.该文成果为进一步开展风机结构的疲劳评价、振动控制及破坏分析奠定基础.     

玻璃钢输电塔中稳定构件布置形式的研究

以通用设计中的110 kV输电塔为计算模型,研究了将玻璃钢材料应用于输电塔上能满足结构稳定性的构件布置形式,采用特征值屈曲分析对风荷载作用下不同塔腿和塔身形式的输电塔进行了有限元计算。结果表明,主材用角钢、其他构件用玻璃钢的输电塔结构和改变塔腿形式或再进一步将塔身下半部改为具有水平材的双腹杆形式均能满足结构稳定性要求。     

光伏电池板风荷载数值模拟计算

以大型光伏电站常见的一种电池板为研究对象,对38m/s的风速条件下电池板所受风荷载进行了大量数值模拟计算,并对计算结果进行分析研究.结果表明:电池板风荷载主要是垂直于电池板面的正压荷载;相同风速条件下,逆风时电池板风荷载较大；有一定风向角时,电池板正压荷载减小；电池板侧面电池板侧向荷载较小,为脉动冲击荷载；电池板阵列中,电池板间距对风荷载影响很小.计算结果可对光伏电站的支架设计提供设计依据.     

基于AR法的输电塔线体系风速时程模拟

基于脉动风的基本性质、Kaimal风速谱及线性自回归滤波器法(AR)模拟脉动风速时程的原理,利用Matlab编制了相关脉动风速时程模拟程序,并以500 kV栖霞-文登(昆脊)送电工程为例,模拟了输电塔线体系的风速时程,分析了脉动风在时间和空间上的相关性.实例结果表明,该方法具有精确性和有效性.     

橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔风振系数研究

以向家坝-上海、锦屏-苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为例,介绍了橡胶铅芯阻尼器在一般线路输电塔风振控制中的应用.通过三维有限元仿真和风荷载的数值模拟,对单塔、输电塔-线体系在阻尼器控制前后的风振响应进行了时程分析.统计得到了输电塔结构的风荷载调整系数取值,并与多种现行规范的取值进行比较.结果表明,输电塔在横担位置风荷载调整系数存在突变现象,现行规范无法考虑这一影响,在设计时应引起重视;导(地)线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加,从而产生了对塔架振动的抑制作用,因此在风振设计中应考虑塔线耦合的影响;输电塔-线体系采用橡胶铅芯阻尼器后风荷载调整系数得到有效减少且减少率沿塔高逐渐增大.     

基于气弹模型风洞试验的输电塔—线体系风致响应分析

为分析输电塔—线体系的风效应,设计并制作了输电塔—线体系完全气弹模型,通过风洞试验测试了不同风速和风向角下单塔沿高位移响应、导线线端张力作用下的绝缘子动应变,导线1/4、1/2和3/4跨位移响应以及挂线后输电塔沿高位移响应。结果表明,输电塔挂线与不挂线位移响应随风速递增,且塔顶位移变化显著;强风作用下导线发生明显的风偏振动;挂线后输电塔线体系振动呈非线性耦合特性。重现了输电塔在极限风荷载作用下的风毁现象,与实际破坏模式相符。可见通过对输电塔进行局部优化,可在增加少量构件的情况下,使倒塔极限风荷载得以显著提高。     

随机风场作用下海上风力机基础结构疲劳分析

运用FAST分别建立海上风力机半整体模型与整体耦合模型,计算得到脉动风速时程作用下塔筒顶部位置的风力机荷载。首先采用SACS建立包括塔筒和基础结构的海上风力机简化有限元模型,分别施加基于半整体和整体耦合模型得到的风力机荷载时程,开展支撑结构动力响应计算;再采用海上风力机规范建议的热点应力公式确定基础结构管节点的热点应力时程,采用P-M线性累积准则完成海上风力机基础结构疲劳分析。基于半整体模型与整体耦合模型的疲劳损伤对比得出,有必要采用整体耦合模型开展海上风力机基础结构疲劳校核。     

基于CFD方法的地面光伏阵列风压时程特性研究

针对光伏阵列所受风压复杂且具有时程特性,采用CFD方法分析平均风及脉动风影响下多排阵列风荷载的时间历程,并与稳态场结果对比。研究表明:基于改进的谐波叠加法和Davenport谱编写的计算程序所得的脉动风信号在频域能量分布上与目标谱相近;流场中漩涡脱落使得平均风下壁面受力呈周期性振荡,其幅值除首排阵列外相对稳态场均有所增大,考虑脉动风后,各排受力幅值相对平均风又有所增大;脉动风影响下光伏板受力主频范围扩大,与结构固有频率更接近;顺风向各排所受风压存在一定的折减。光伏阵列排布及结构设计时,应基于脉动风计算结果划分风载荷区域并考虑防振抗振。