覆冰输电架空导线初始构形研究

针对输电架空导线初始构形分析是进行塔一线耦合动力分析的前提问题,将悬索结构非线性有限元找形原理与方法应用于架空导线的初始构形研究中,利用ANSYS仿真研究了1 000 k V晋东南-南阳-荆门特高压汉江大跨越输电线路在覆冰荷载作用下的平衡状态.结果表明,在自重、均匀覆冰下,该方法对架空导线初始构形的分析与解析法结果较为接近;不均匀覆冰时,导线中应力超过了其最大使用应力,在线路覆冰时应予以重视.     

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.     

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...     

某送电工程导线覆冰取值的分析

以甘肃陇东平凉地区近年来连续发生罕见的电力覆冰灾害为背景,对该地区某送电工程的导线覆冰取值进行分析,合理地确定导线覆冰设计厚度及适用区段,对降低线路工程造价、保证线路安全运行至关重要。     

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。     

覆冰导线舞动作用下杆塔结构破坏过程数值模拟

为考察输电杆塔在覆冰舞动工况条件下破坏过程及倒塌机理,以110 kV肖湖432线输电杆塔为例,基于有限元软件MIDAS建立杆塔结构模型,利用Matlab模拟出导线覆冰舞动荷载波形,在MIDAS中建立时程荷载函数,对杆塔结构施加导线舞动荷载进行动力时程分析,并对杆塔结构的破坏机理、破坏形态及塔材变形的发展情况进行了模拟分析。结果表明,杆塔的破坏是由于部分交叉斜撑发生较大变形,使主材侧向约束显著弱化,随着时间的推移在杆塔的薄弱位置发生破坏,并最终导致倒塔;数值模拟结果与杆塔结构实际的破坏形式相符,验证了该方法的正确性。     

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。     

基于分布式光纤的架空输电线路覆冰监测技术及应用

2015年北京地区输电线路发生严重覆冰跳闸故障,给社会造成了巨大的经济损失。为提高北京电网防冰抗冰能力,基于分布式光纤的架空输电线路覆冰监测技术,监测了北京地区110kV聂康线、220kV京聂线、220kV高泉线和500kV昌海线的覆冰状态,解决了北京地区主要易覆冰区域线路覆冰监测问题,并有效监测到2016年2、11月两次输电线路覆冰现象。经现场勘查,该技术所反映的覆冰过程、发展趋势、覆冰厚度与人工观冰、现场实际勘查情况相符,验证了该技术的有效性与准确性。     

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。     

垂直轴风力机叶片翼型结冰的数值计算

为研究寒冷气候条件对直线翼垂直轴风力机叶片表面结冰的影响,对该种风力机叶片常用的NACA0015翼型进行了翼型结冰的数值模拟计算.计算基于二维定常不可压缩流体的N-S方程,并引入离散相模型DPM.参照实际风力机野外工作环境参数,通过改变风速和空气中水滴流量等条件,计算了在8种典型攻角下的翼型表面结冰分布情况.结果表明:气流中所含的过冷水滴量和风速是影响风力机翼型表面结冰的关键因素;风速较低时,水滴流量的影响占主导作用;翼型攻角不同,其表面结冰的厚度、面积和生长趋势不同.在一定攻角范围内,翼型表面的结冰面积随翼型迎风面积、风速和空气中水滴流量的增加而增大.在一定条件下,结冰面积可达到翼型面积的30%以上.     

用于架空输电线的不同耐热导线的比较分析

简述了国内外耐热导线在架空输电工程中的应用、技术发展水平和目前国内的需求状况,介绍了耐热导线的种类、结构和性能特点,对比分析了不同耐热导线在金具使用、工程造价和线损等方面的差异,为耐热导线设计选型提供参考.     

一种求解架空输电线路单端覆冰下不平衡张力的方法

采用简支梁理论与“等线长法”模型,提供了一种求解架空线路单端覆冰下不平衡张力的方法,与现有技术相比,提出了连续档单端覆冰下档距变化量Δlk的计算公式。通过与ANSYS软件数值仿真结果对比,该文方法能准确计算出电线单端覆冰情况下的不平衡张力及形态分布。文章还分析了覆冰故障实例,运用该文方法的计算结果与现场情况基本吻合,且导线脱冰、地线单端覆冰下导地线最小接近距离小于现有规范要求值,在大高差的线路设计中,应校验此种情况下的间距。该文计算方法既能满足工程精度的要求,又能形成简便实用的计算程序,适用于工程实际计算,用于指导塔头的设计,提高线路抗冰能力。     

面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响的数值模拟

为分析严寒地区混凝土面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响,在考虑坝体填筑及水库降蓄水过程的基础上,通过施加静冰压力,研究了水库结冰对面板堆石坝坝体及面板的影响,并以西龙池抽水蓄能电站为例进行了分析。数值模拟采用有限元分析软件ANSYS,并利用其中的APDL二次开发功能,编制了邓肯—张E-B模型程序,用以建立坝体和坝面材料的应力应变关系,模拟加载卸载过程中弹性模量的变化,以得到冰荷载单独作用于面板及坝体的结果。研究结果表明,冰荷载前后对坝体的应力、应变和位移影响几乎可忽略不计;中间水位时,冰荷载对薄板的主应力值影响最大。研究为防渗面板采取相应的抗冰冻措施提供了依据。     

Production of a Numerical Icing Atlas for Finland

Ice on wind turbine blades reduces efficiency and causes financial loss to energy companies. Thus, it is important to know the possible risk of icing already in the planning phase of a wind park. This paper presents a new Finnish Icing Atlas and the methodology behind it and is prepared by applying the mesoscale numerical weather prediction model AROME with 2.5km horizontal resolution and an ice growth model based on ISO 12494. The same meteorological dataset is used as was used in the Finnish Wind Atlas (published in 2009), and thus is fully compatible with and comparable with existing climatological wind resource estimations. Representation of the selected time period is evaluated from an icing point of view. Comparing reanalysed temperature and humidity datasets for both the past 20 years and the wind atlas period, we conclude that the used time period represents large‐scale atmospheric conditions favourable for icing. We perform a series of sensitivity tests to evaluate how sensitive this ice model is to input from the weather model. The new atlas presents climatological distributions of active and passive icing periods and wind power production loss in map form for three different heights (50, 100 and 200m) over all of Finland. The results show that the risk for active icing is much greater in coastal areas, while the risk of passive icing is larger inland. © 2016 The Authors. Wind Energy Published by John Wiley & Sons Ltd.     

侧槽式溢洪道水流的紊流数值模拟研究

针对侧槽式溢洪道侧槽段水流大尺度的横向旋涡、回卷表层水流与由溢流堰下泄水流相互作用后掺气、沿主流方向平均流速分布不规则的问题,采用RNGκ-ε紊流模型对侧槽式溢洪道水力特性进行了三维数值模拟,并与物理模型试验结果进行了对比,获得了水流流态、水面线、压强和流速等水力参数的分布特征。结果表明,计算值与实测值相吻合,该方法有效可行。