覆冰导线舞动的非线性数值模拟

基于覆冰导线所受空气动力的特殊性和导线大幅运动的几何非线性,采用具有3个平动自由度和1个扭转自由度的二节点单元获得覆冰导线非线性动力学有限元方程,并采用对加速度中心差分、对速度向后差分的时间积分法求解有限元方程,编制了相应的计算程序,并以算例验证该方法的正确性.     

单导线覆冰舞动的非线性数值模拟

提出了一种单导线覆冰舞动的教值模拟方法,基于更新拉格朗日列式推导了可考虑轴向扭转和大变形效应的两节点索单元,建立了连续多档导线舞动的有限元模型,采用四阶荣格—库塔法对覆冰导线的舞动进行了数值求解,并研究了初始张力对舞动的影响.算例结果表明,该方法可行、有效,且具有较高的计算效率.     

扇形覆冰导线舞动的力学模型分析与仿真模拟

针对扇形覆冰导线的舞动问题,以中山口某输电线路覆冰导线舞动为例,应用龙格－库塔法在Matlab仿真软件中对扇形覆冰导线舞动模型进行了非线性数值求解和数值模拟分析,并假设输电线路的档间舞动为驻波,分析了气动力与导线扭转振动速度的耦合,提出了扇形覆冰导线舞动的三自由度舞动方程。结果表明,当扇形覆冰导线的扭转频率与横风向频率接近时扭转舞动激发横风向舞动,符合Nigol舞动机理,相同条件下扇形覆冰导线的舞动幅度比新月形覆冰导线大,数值模拟舞动振幅与实测结果相符,为扇形覆冰导线舞动机理的研究提供了参考。     

基于数值模拟的导线覆冰类型临界条件分析

准确判断覆冰类型是覆冰量增长准确预测的基础.基于Fluent离散相模型计算了圆柱形导线外部气流流场分布和水滴运动轨迹,得出了不同环境下的水滴碰撞系数,根据覆冰雨、雾凇增长的定义,结合导线覆冰热平衡模型,提出了一种基于数值模拟推断出雨、雾凇类型对应的外界条件的方法.通过导线覆冰数值仿真与分析,得出了导线覆冰类型与碰撞特性...     

输电线路覆冰舞动灾害规律研究

输电线路舞动灾害是电网重大自然灾害之一,给电网安全稳定运行造成了巨大威胁。对近年来我国输电线路舞动事故进行了全面、系统的调研分析,从舞动发生的时间、地点,线路名称、电压等级及线路结构参数,舞动发生时的气象资料(气温、风速、覆冰等)及输电线路所处地形地貌信息,舞动持续时间、舞动对线路产生的破坏形式等方面研究了舞动灾害规律与特点,为进一步有针对性地采取防治方法、增强电网抵御自然灾害的能力提供了重要的研究基础。     

架空导线覆冰及脱冰的数值模拟研究

分析了架空导线覆冰及脱冰的数值模拟方法,构建了大档距架空导线的有限元模型,数值仿真计算了1 000 m大档距单挡导线脱冰的动力响应,对架空导线覆冰及脱冰数值模拟仿真研究有一定参考价值.     

双分裂覆冰导线舞动的动态张拉力变化特征

为研究覆冰导线舞动产生动态张拉力变化特征,基于水平档双分裂导线,推导出舞动状态下导线动态张拉力计算公式,并分析影响其变化的舞动波数、舞动幅值等参数,得出舞动导线的动态响应特性。根据悬链线理论与胡克定律推导导线舞动张拉力方程,用ANSYS模拟覆冰导线的舞动并输出其动态张拉力以验证所推方程。结果表明,舞动过程中杆塔耐张段导线动态张拉力呈现波形变化,且随舞动幅值、波数增大而增大;一阶舞动波数易使动态力发生较大范围变化,极易引发塔线体系的损伤;在多舞动波数下水平张拉力大于竖向张拉力,张力变化较为平稳;方程计算结果与数值模拟结果接近,推导方程合理。研究成果可为易舞地区导线、杆塔横担、杆塔支撑结构设计提供参考,对提高输电线路的经济性有重要意义。     

垂直轴风机叶片覆冰数值模拟及其气动性能研究

研究升力型垂直轴风机叶片的覆冰特性,为风机的防冰、除冰系统研发提供帮助。文章对垂直轴风机叶片的雾凇覆冰物理过程进行了分析,建立了风机叶片覆冰的数值计算模型。通过SST k-ω湍流模型求解旋转叶片周围的空气流场,利用拉格朗日法获得过冷却水滴的运动轨迹及碰撞情况,结合覆冰时间推进法得到叶片表面的覆冰形貌,并通过流场计算分析覆冰对风机气动性能的影响。利用该计算模型研究了不同叶片翼型、叶片数量以及叶尖速比λ对垂直轴风机叶片覆冰的影响。结果表明:当风机的λ增大时,风机叶片表面的覆冰更多的向叶片前缘尖端区域集中,叶片后缘的覆冰量减少;在同一覆冰条件下,不同叶片翼型、叶片数量和λ对垂直轴风机的整体覆冰量、单个叶片的覆冰量以及叶片表面的最大覆冰厚度均产生重要影响;不同叶片翼型、叶片数量和λ的风机的静态扭矩特性受覆冰影响差异大。     

导线悬挂点高差对覆冰导线舞动及失谐摆防舞的影响

鉴于线路结构及环境因素对导线舞动产生较大影响,以某实际线路为例,建立了导线舞动的数值仿真模型,通过分析和对比数值仿真结果与实际舞动测试结果,验证了仿真模型的可行性,进而仿真计算了悬挂点高差对舞动振幅、频率、最大振幅位置及失谐摆防舞效果的影响,结果可为实际线路的结构设计、舞动预测和防舞设计提供参考。     

基于气象数值模式的输电线路覆冰重量估算研究

针对国内多数导线覆冰模型对输电线路长距离架设地域的代表性不足、覆冰勘测通过现场调查和气象台站资料的统计具有局限性的问题,提出一种基于中尺度气象数值模式WRF的覆冰重量估算模型。分别利用贵州省梅花山、威宁覆冰自动观测站2011年12月至2012年2月覆冰期间的冰重观测资料和WRF模式模拟的同期主要气象要素对估算模型进行拟合和独立估算试验。结果表明,所建模型冰重估算精度较高,具有一定的应用推广价值。     

覆冰荷载下500 kV输电塔失效模式研究

以2008年初南方雪灾致输电塔倒塌为背景,利用ANSYS软件建立了某500 kV输电线路的一塔两线体系精细化有限元模型,给出了利用荷载增量最小准则法搜寻输电塔主要失效模式的过程,计算了中、重冰区高压输电塔的主要失效模式,列出各失效路径中失效杆件的位置,进而对比分析了中、重冰区下输电塔结构的可靠性。结果表明,中冰区的输电塔的失效模式大部分在塔头位置,不能满足标准要求,而重冰区的主要失效模式出现在塔头部分的偏多,部分出现于塔身位置,相比于塔头,塔身部分的能满足标准要求。     

塔线体系在覆冰荷载作用下的力学性能研究

以500kV典型设计中的5B-ZB1直线酒杯塔为原型,采用空间桁梁混合结构来分析输电塔和索结构,并基于有限元方法分析导地线,构建了输电塔及塔线体系模型,通过逐级增加覆冰厚度的方法进行静力计算,分析了输电塔和塔线体系在覆冰荷载、风荷载、自重荷载及导线张力共同作用下的力学性能,对比分析了计算结果。结果表明,在覆冰荷载作用下杆塔的主要破坏是达到钢材的屈服强度而发生失稳破坏,输电单塔比塔线体系更偏于安全,而塔线体系更符合实际情况。     

大跨越输电塔线体系覆冰断线数值模拟

为模拟大跨越输电塔—线体系覆冰断线,以1 000kV晋东南—南阳—荆门特高压输电线路工程黄河大跨越处一个耐张段(五塔四线)为例,利用ANSYS软件对该工程建立有限元模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟分析了塔—线体系在无覆冰、10mm覆冰两种断线工况下的冲击过程,提取出输电塔相应位置处的轴力及位移响应。结果表明,覆冰断线产生的冲击作用对输电塔横担端、地线支架、曲臂等位置的影响较大,并计算了在导线覆冰断线情况下上述位置的冲击系数。     

输电线路导线舞动及防舞措施

分析高压输电线路导线舞动发生的因素：导线覆冰、风激励及线路结构与参数的影响。根据舞动发生的因素提出相应舞动防治措施：线路避开易舞动的区域、提高线路系统抵抗舞动的能力及拟制舞动措施。介绍陕西电网线路舞动的基本情况及采用的防舞措施。     

架空覆冰输电线路舞动研究进展

目的  输电线路的舞动会引发线路跳闸、金具磨损、绝缘子串破碎、塔臂损坏等事故,严重时可能出现倒塔事故,因此建立输电线的舞动模型并对其进行舞动分析是一项十分有意义的课题。 方法  系统地研究了国内外经典、前沿的文献,全面地总结了输电线路弯曲刚度、气动力系数、数值仿真、舞动方程的解析法等方面的研究现状,分析了现有研究的优点、缺点,并总结了有关输电线路舞动课题的发展趋势。 结果  文章的相关成果将对我国的覆冰输电线路舞动发展具有较高借鉴价值。 结论  现阶段对架空覆冰输电线路舞动的研究取得了一定的进展和结论,但仍有许多挑战和问题需要解决。     

双分裂导线表面水滴撞击特性的数值模拟

为研究双分裂导线的覆冰问题,基于覆冰机理采用拉格朗日法对双分裂导线表面的水滴撞击特性进行数值模拟,分析了风速、水滴直径、子导线截面直径、分裂间距等参数对双分裂导线表面水滴撞击特性的影响。计算结果表明,风速对小直径水滴的撞击系数影响显著,当水滴直径小于45μm时撞击系数增长较快,同等条件下选择较大直径型号的双分裂导线防冰性能优越;分裂间距对双分裂导线表面水滴撞击系数的影响不显著。     

基于输电线路垂直档距变化特征的等值覆冰厚度模型研究

针对电网防冰抗冰各业务的具体需求及现有覆冰监测终端受环境的影响使得多个测量值不够准确,从而增加架空线覆冰厚度观测值误差的问题,利用覆冰监测终端历史拉力值、气象因子测量数据,经过对历史拉力值数据合理的质量控制,采用相对值方法并结合实际测量技术手段,建立了考虑线路设计冰厚、垂直档距实时变化特征的更加精确的输电线路等值覆冰厚度计算模型,用于模拟两个冰期内线路等值覆冰厚度,并与实际观测结果进行对比。结果表明,AB相、地线垂直档距随覆冰厚度均呈非线性变化趋势,总体呈现出随覆冰厚度的增加而逐渐减小的变化趋势,且地线变化幅度大于AB相线;线路等值覆冰厚度与监测终端拉力值呈正相关性关系,计算出的线路等值覆冰厚度与同期的气象因子覆冰条件相一致,且模拟结果与实际观测结果误差较小。     

风荷载作用下螺孔间隙对输电塔变形的影响

为探讨输电塔中螺孔间隙对结构变形的影响程度,以ZMP2-60直线猫头塔为例,采用有限元分析软件ANSYS建立了不考虑和考虑螺孔间隙的输电塔模型,通过分析输电塔在风荷载作用下的位移发现,0°风向时螺孔间隙对ZMP2-60输电塔的变形影响最大。