强暴雨条件下棒-板间隙雨柱断裂特征仿真与试验研究

强暴雨条件下高压导线与杆塔之间的雨柱易发生断裂，降低了导线-杆塔间隙的电气绝缘性能。为了研究强暴雨条件下空气间隙雨柱的断裂特性，该文建立层流-水平集-电场耦合的二维仿真计算模型，提取雨柱断裂过程中的形态特征量及受力情况，分析不同外施电压、雨柱流速下断裂特征参数的变化规律，并开展棒-板间隙雨柱断裂特性试验验证，在此基础上分析直流电压极性对断裂特征参数的影响规律。结果表明：棒-板间隙雨柱断裂过程受电场力、表面张力和粘性力的共同作用，经过射流区、过渡区、断裂区三个阶段，提高外施电压加速了过渡区的螺旋运动，并增加了雨柱断裂的次数和数量。雨柱临界断裂长度、断裂直径均随外施电压的增加而减小，并与雨柱流速呈正相关，且负极性电压下的雨柱临界断裂长度大于正极性的结果。随着外施电压的增加，雨柱最大径向表面张力略有减小，与流速呈负相关；而最大径向电场力随之增加，且流速越大其值越大。断裂直径、临界断裂长度的试验结果与计算值吻合良好，最大偏差均小于10%。