多点Kaimal谱激励输电塔脉动风荷数值模拟

以随机振动理论及实测风速数据为基础,应用Kaimal谱模拟风速湍流,通过傅立叶频谱变换得到各点风速功率谱曲线,并应用ANSYS实现脉动风的数值模拟。在ANSYS中对输电塔结构进行结构动力特性分析,得到输电塔各节点风振位移及加速度时程曲线等数值模拟结果,数值模拟结果与现场实测结果接近。     

国内外输电塔风荷载技术标准比较分析

随着海外工程设计项目的日趋增多,设计人员了解、熟悉并掌握国内外规范间的异同显得尤为重要。将我国输电线路规范与美国ASCE规范、日本JEC标准、欧盟EN规范、国际标准IEC规范进行对比,重点分析了风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)等相关参数的计算取值。对比分析结果表明,国内外规范在基本风速、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)、角度风荷载计算方法等方面存在差异。分析结果可供输电工程设计技术人员提供参考。     

特高压输电塔龙卷风荷载特性的数值模拟

采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）数值模拟方法研究了龙卷风作用下特高压输电塔的风荷载特性。通过建立龙卷风风场的CFD数值模型,验证了龙卷风风场结构的合理性。进一步建立特高压输电塔的精细化数值模型,重点分析了风场中不同位置和不同风向角下输电塔各塔段的体型系数。研究结果表明：输电塔上部第1～4塔段在距离龙卷风风场中心1.5D(D为核心半径)处所受风荷载最大,下部第5～9塔段在距离龙卷风风场中心1.0D处所受风荷载最大;输电塔整体在距离龙卷风风场中心1.0D处所受风荷载最大。随着与龙卷风中心距离的增大,输电塔整塔横向风载系数最不利风向角从60°增大至90°,纵向风载体型系数最不利风向角在0°～30°范围内变化。在距离风场中心1.0D和1.5D处,输电塔整塔风载体型系数模拟值要大于规范值。     

雷暴风和良态风下输电塔气弹模型风洞试验

为研究雷暴风下输电塔的风振特性和风振系数,基于导流板在边界层风洞中模拟的稳态雷暴风场,开展了输电塔气弹模型风洞试验,并与B类场地下的结果进行了对比.结果表明:输电塔雷暴风下的位移、应力及加速度响应随风速和风向的变化规律与B类场地类似.雷暴风下的平均值、脉动响应一般会高于B类场地,且雷暴风最大风速处于塔头高度时响应的增幅...     

国内外输电塔风荷载技术标准比较分析

随着海外工程设计项目的日趋增多,设计人员了解、熟悉并掌握国内外规范间的异同显得尤为重要。将我国输电线路规范与美国ASCE规范、日本JEC标准、欧盟EN规范、国际标准IEC规范进行对比,重点分析了风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)等相关参数的计算取值。对比分析结果表明,国内外规范在基本风速、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)、角度风荷载计算方法等方面存在差异。分析结果可供输电工程设计技术人员提供参考。     

输电塔风振系数模拟计算

随着特高压电网的建设,输电塔风振系数取值已成为重要的研究领域.本文根据脉动风时程模拟和结构随机振动理论,运用MATLAB编程模拟输电塔各点时空相关的风速时程,结合ANSYS软件对输电塔风振时程响应进行仿真计算,得到位移时程及位移风振系数,并形成输电铁塔风振系数计算的技术思路和方法,供电力工程设计参考.     

输电塔悬挂点荷载性质的探讨

对输电塔悬挂点上电线应力公式的分析显示,某些情况下应力的垂直分量随温度(时间)大幅度变化,线路设计中不宜将输电塔悬挂点处线条荷载的垂直分量视作为永久荷载.     

基于高频天平测力试验的特高压输电塔等效风荷载研究

以建设中的向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为背景,针对输电塔风致响应复杂的特点进行高频天平测力试验。利用高频动态测力天平基本原理,考虑输电塔截面收缩的影响,给出输电塔气动模型的模态修正系数;并对输电塔等效风荷载进行研究,分别计算了输电塔的背景响应和共振响应。计算结果表明,基于高频天平测力试验的修正振型法能较好地计算输电塔结构的风振响应及等效风荷载,是对高频天平测力试验局限性的一种可靠方便的扩展。     

下击暴流风雨共同作用下输电塔荷载特性的数值模拟

为了进行下击暴流风雨共同作用下输电塔的响应特征和失效模式分析,采用CFD（计算流体动力学）数值模拟方法研究了下击暴流风电场中输电塔的风雨荷载分布特性。基于SST（剪切应力输运）k-ω湍流模型模拟下击暴流三维风电场特性,通过与现有数值模拟和实测结果进行对比,验证了下击暴流风电场模拟结果的合理性。以某钢管输电塔为例,在下击暴流风电场中建立输电塔精细化数值模型,选择合适的风驱雨参数,模拟获得输电塔风雨荷载分布特性。研究结果表明：下击暴流风电场中,水平风速随高度增加呈现先增大后减小的趋势,于10～30 m高度处达到最大,而后逐渐减小。输电塔体型系数随来流风向变化,雨荷载在高度较低的近地面处达到最大。     

基于自回归法的风电场脉动风速模拟

脉动风速模型主要反映脉动风速的位置分布和时间变化特性,其对整个风力发电机组与电网的运行状态有重要影响,是风力发电仿真研究的基础。文中根据风力发电机的结构特点与脉动风的特性,利用自回归法建立了具有一定功率谱密度特性的脉动风速模型,利用Matlab进行了仿真模拟。仿真结果表明：在工程精度范围内,文中风速模型较好地反映了脉动风的特性,满足了工程应用要求。     

基于AR法的输电塔结构三维空间风速时程模拟

基于2E2-SZ2型220 kV输电塔结构的三维空间分析模型,考虑结构节点间的风速时程相关性,采用线性滤波法中的自回归(autoregressive,AR)模型,利用Matlab与Visual C++的混合编程技术,编制了高压输电塔结构的空间三维风速时程模拟程序.通过算例分析证明了其准确性和有效性,可为输电塔线的风振响...     

强风作用输电塔结构动态载荷识别技术

输电塔作为重要的输电线路构架,近年来频繁受到强风载荷作用。鉴于强风载荷测量的难度,因而根据模态分析理论实测输电塔的振动动力特性,根据测得的结构加速度时程反推出结构的速度时程和位移时程,进而推出作用在结构上的强风载荷时程,最后利用大型有限元软件ANSYS建立输电塔三维模型,将反推出的强风载荷时程进行加载,对结构进行时程分析,得到风载荷强度变化时程和能量耗散时程变化关系,可为输电塔抗强风动力特性分析提供参考,对深入了解输电塔结构强风作用下的动力响应具有指导意义。     

六边形输电塔体型系数与风荷载计算

六边形塔结构型式较少应用于输电塔,其体型系数仍按照四边形塔体型系数进行取值是否合理有待研究。为此,对2种不同填充率六边形角钢塔架进行了刚体测力风洞试验,研究了0°~120°风向角范围内塔架体型系数μ_sθ随风向角的变化规律,分析了六边形塔与四边形塔体型系数差异对塔身风荷载计算的影响。研究表明,风轴下六边形塔体型系数以60°为一个周期,体型系数最大值出现在10°和45°风向角下。在准确测定六边形塔体型系数的前提下,传统的四边形塔身风荷载计算方法仍然适用于六边形塔身风荷载计算。但在0°~15°风向角范围内,按照规范提供的体型系数计算六边形塔身风荷载偏于危险。     

1 000 kV双回路特高压输电塔顺风向等效静风荷载研究

基于高频动态天平测力试验,研究了1 000 kV双回路特高压输电塔的等效静力风荷载。基于准定常理论和不同高度的脉动风荷载无量纲自功率谱相等的假设,得到了塔身不同高度处的风荷载自谱和互谱。分别计算了输电塔风偏角为0°和90°时的等效背景风荷载、等效共振风荷载和总等效静风荷载,给出了不同高度处的阵风效应因子,可为特高压输电塔的风荷载计算提供依据。     

输电塔结构风力功率谱随机振动分析

根据输电塔结构所受自然风特性,采用达氏风速谱,在ANSYS中通过施加风速功率谱的方法进行输电塔结构的随机振动分析,得到输电塔的前32阶模态及风速谱施加后的各向位移、结构内力变化等情况,并将Y方向和Z方向动力计算结果与静力计算结果比较,得出两者基本吻合的结论。     

基于准稳定理论输电塔风振系数计算方法

通过分析指出了当前设计规范中关于计算输电塔风振系数方面条文规定中存在的问题,详细介绍了基于准稳定理论并采用Davenport谱计算输电塔架风振系数的方法,有助于更好理解风振系数的概念。按照给出的计算步骤,编制程序计算了某大跨越输电塔的风振系数,并与按照规范方法计算得到的风振系数进行比较,发现顶部横担处风振系数最大,并且随着高度的增大,风振系数在每个横担高度处都会突然增大,这一点值得工程设计人员注意。     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

腐蚀镀锌输电塔时变承载能力研究

为了研究材料腐蚀作用下输电塔的安全性,通过数值模拟方法结合实验数据建立了输电塔镀锌钢材腐蚀后承载力退化模型。腐蚀效应通过在模型中引入人工腐蚀试验得到的材料力学参数和本构模型实现。在精细化有限元建模基础上对结构各关键点施加风荷载,以逐级加载方法计算不同腐蚀程度的模型关键点和塔腿的最大响应确定结构极限承载力。结果表明,由于腐蚀导致结构质量、刚度下降,输电塔基频随着腐蚀时间的增加不断降低,在镀锌钢材腐蚀周期为1200 h和4200 h时,输电塔承载力分别退化4.2%和5.3%。     

中国与美国输电塔风荷载技术标准比较与分析

ASCE74—2009《美国输电线路结构荷载指南》已被许多国家采用和借鉴,了解其内容对我国的电力建设以及参与涉外工程具有重要意义。风荷载是输电塔设计的控制荷载,掌握我国规范与ASCE74—2009风荷载计算方法的区别对输电塔的设计非常必要。介绍了我国规范与ASCE74—2009的输电塔风荷载计算公式,比较了基本风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数、地形影响因子、覆冰风荷载增大系数和斜向风荷载计算方法等参数的计算差异,为输电工程技术人员提供参考。