兰新高铁大风区段接触网正馈线气动特性研究
发布时间：2020-12-11 14:03
兰新高铁作为我国西部铁路网的重要组成部分,对于加快我国西部地区发展,提升运输能力,促进“一带一路”经济带建设具有重要的意义。兰新高铁沿线地质环境复杂,且横穿新疆境内四大风区,铁路风灾严重。为了防止列车被大风倾覆,兰新高铁在大风区段沿线设置了挡风墙。但通过现场调研发现兰新高铁挡风墙段正馈线较无墙段会更易发生剧烈舞动,从而导致线路放电跳闸、金具严重磨损等故障发生,严重影响兰新高铁运行安全。为保证列车正常运行,有必要对正馈线舞动问题进行研究。由于气流变化是导致导线舞动的直接原因,故本文对兰新高铁大风区段正馈线气动特性进行研究。本文主要基于计算流体力学理论,利用仿真软件建立大风区段接触网正馈线二维模型,对正馈线气动特性进行研究。首先,本文研究了不同入口风速下挡风墙对气流的影响,包括风速大小及方向。其次,分别建立无墙条件与有墙条件下正馈线模型,研究正馈线的气动特性,获得正馈线在不同风速下的气动力系数曲线。最后,以15m/s风速为例,研究挡风墙结构以及正馈线空间位置对正馈线气动特性的影响。研究结果表明:(1)挡风墙对于气流具有较强的汇聚作用,在挡风墙影响下气流增速较大,正馈线位置处的风速存在一定竖...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
兰新高铁接触网结构示意图
(a) 舞动最高点 (b) 舞动最低点图 1.2 兰新高铁思甜至烟墩区间内接触网正馈线舞动1.2 国内外研究现状架空导线作为一种大跨、柔性、悬索的钝体结构，在空气中将长期承受气动荷载用。气流流经导线时对导线产生不断变化的气动力，气动力特性与导线自身形状以及流的速度、密度、温度、压力等自然条件有关。在气动力的作用下，导线可能发生不性质的振动，包括振动幅值、振动频率以及振动轨迹等；而在导线的振动过程中，随导线各点空间位置不断改变，其对周围流场的影响也随之改变，从而又影响导线所受动力，最终形成气流与导线之间的耦合振动[4]。架空导线在风、雪等复杂气象条件引的风致振动主要有微风振动和舞动两种情况[5]。1.2.1 微风振动研究现状微风振动，又称涡激振动，当气流吹过架空导线时，会在导线上下表面交替脱落而在导线背后形成漩涡，这种现象称为卡门涡街。气流在导线上下表面交替脱落过程中
有墙条件下模型网格总数约为 110万，其中正馈线周围网格如图 2.4 所示。图 2.4 正馈线周围网格截图2.4.3 边界条件设置计算域左边界设置为速度入口边界，空气速度垂直于边界进入流场，选取不同速度进行仿真。正馈线表面设置为无滑移边界，计算域右边界设置为流动出口边界。2.5 气动力系数定义导线在风激励作用下，其圆形截面所受空气动力载荷如图 2.5 所示。主要包括竖直方向所受气动升力 FL与水平方向所受气动阻力 FD。FLFDU图 2.5 导线所受空气载荷示意图为了更好的比较结构本身的气动特性而不受其他因素（例如尺寸）的干扰，一般用气动力系数来表征结构的气动特性，这样也更加便于比例模型在风洞试验中的数据比
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于子导线气动力参数的D形覆冰八分裂导线舞动研究[J]. 杨晓辉,余江,楼文娟. 科技通报. 2019(01)
[2]大跨越输电导线自阻尼特性分析与试验研究[J]. 汪峰,王丰,黄欲成,陈池,赵全江,柏晓路. 中国电机工程学报. 2018(19)
[3]多档导线面内动态特性及共振条件分析[J]. 刘小会,胡友,严波,蔡萌琦. 振动与冲击. 2018(18)
[4]防振锤对大跨越输电线微风振动影响的试验研究[J]. 汪峰,彭章,黄欲成,陈池,赵全江. 防灾减灾工程学报. 2018(03)
[5]架空输电线路大跨越导线微风振动试验[J]. 汪峰,王宇,周蕊,陈池. 重庆大学学报. 2018(01)
[6]兰新高铁大风区接触网正馈线悬挂结构适应性分析[J]. 王玉环. 铁道标准设计. 2018(03)
[7]特高压输电线路新型防舞技术计算[J]. 王黎明,高亚云,卢明,魏建林. 高电压技术. 2017(08)
[8]兰新高铁接触网附加线防舞动技术研究[J]. 李长波. 铁道建筑技术. 2017(02)
[9]覆冰导线三自由度耦合舞动稳定性判定及气动阻尼研究[J]. 楼文娟,余江,姜雄,卢明,吕中宾. 土木工程学报. 2017(02)
[10]沙尘暴环境对高速铁路挡风墙设置的影响[J]. 牛波,杜礼明. 铁道科学与工程学报. 2016(08)
博士论文
[1]基于动力学方法的特高压输电线微风振动研究[D]. 孔德怡.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]自阻尼架空导线微风振动性能研究[D]. 陈爽.北京邮电大学 2018
[2]高雷诺数下输电导线流固耦合数值模拟[D]. 刘军.重庆大学 2016
[3]架空导线气动参数的数值仿真分析[D]. 徐刚.华北电力大学 2016
[4]覆冰导线舞动的非线性数值分析及稳定性研究[D]. 胡思磊.华北电力大学 2015
[5]输电线路涡致振动与尾流效应的数值仿真[D]. 夏莹沛.华北电力大学 2014
[6]风致架空输电线路振动特性分析[D]. 李淑东.华北电力大学 2014
本文编号：2910656
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
兰新高铁接触网结构示意图
(a) 舞动最高点 (b) 舞动最低点图 1.2 兰新高铁思甜至烟墩区间内接触网正馈线舞动1.2 国内外研究现状架空导线作为一种大跨、柔性、悬索的钝体结构，在空气中将长期承受气动荷载用。气流流经导线时对导线产生不断变化的气动力，气动力特性与导线自身形状以及流的速度、密度、温度、压力等自然条件有关。在气动力的作用下，导线可能发生不性质的振动，包括振动幅值、振动频率以及振动轨迹等；而在导线的振动过程中，随导线各点空间位置不断改变，其对周围流场的影响也随之改变，从而又影响导线所受动力，最终形成气流与导线之间的耦合振动[4]。架空导线在风、雪等复杂气象条件引的风致振动主要有微风振动和舞动两种情况[5]。1.2.1 微风振动研究现状微风振动，又称涡激振动，当气流吹过架空导线时，会在导线上下表面交替脱落而在导线背后形成漩涡，这种现象称为卡门涡街。气流在导线上下表面交替脱落过程中
有墙条件下模型网格总数约为 110万，其中正馈线周围网格如图 2.4 所示。图 2.4 正馈线周围网格截图2.4.3 边界条件设置计算域左边界设置为速度入口边界，空气速度垂直于边界进入流场，选取不同速度进行仿真。正馈线表面设置为无滑移边界，计算域右边界设置为流动出口边界。2.5 气动力系数定义导线在风激励作用下，其圆形截面所受空气动力载荷如图 2.5 所示。主要包括竖直方向所受气动升力 FL与水平方向所受气动阻力 FD。FLFDU图 2.5 导线所受空气载荷示意图为了更好的比较结构本身的气动特性而不受其他因素（例如尺寸）的干扰，一般用气动力系数来表征结构的气动特性，这样也更加便于比例模型在风洞试验中的数据比
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于子导线气动力参数的D形覆冰八分裂导线舞动研究[J]. 杨晓辉,余江,楼文娟. 科技通报. 2019(01)
[2]大跨越输电导线自阻尼特性分析与试验研究[J]. 汪峰,王丰,黄欲成,陈池,赵全江,柏晓路. 中国电机工程学报. 2018(19)
[3]多档导线面内动态特性及共振条件分析[J]. 刘小会,胡友,严波,蔡萌琦. 振动与冲击. 2018(18)
[4]防振锤对大跨越输电线微风振动影响的试验研究[J]. 汪峰,彭章,黄欲成,陈池,赵全江. 防灾减灾工程学报. 2018(03)
[5]架空输电线路大跨越导线微风振动试验[J]. 汪峰,王宇,周蕊,陈池. 重庆大学学报. 2018(01)
[6]兰新高铁大风区接触网正馈线悬挂结构适应性分析[J]. 王玉环. 铁道标准设计. 2018(03)
[7]特高压输电线路新型防舞技术计算[J]. 王黎明,高亚云,卢明,魏建林. 高电压技术. 2017(08)
[8]兰新高铁接触网附加线防舞动技术研究[J]. 李长波. 铁道建筑技术. 2017(02)
[9]覆冰导线三自由度耦合舞动稳定性判定及气动阻尼研究[J]. 楼文娟,余江,姜雄,卢明,吕中宾. 土木工程学报. 2017(02)
[10]沙尘暴环境对高速铁路挡风墙设置的影响[J]. 牛波,杜礼明. 铁道科学与工程学报. 2016(08)
博士论文
[1]基于动力学方法的特高压输电线微风振动研究[D]. 孔德怡.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]自阻尼架空导线微风振动性能研究[D]. 陈爽.北京邮电大学 2018
[2]高雷诺数下输电导线流固耦合数值模拟[D]. 刘军.重庆大学 2016
[3]架空导线气动参数的数值仿真分析[D]. 徐刚.华北电力大学 2016
[4]覆冰导线舞动的非线性数值分析及稳定性研究[D]. 胡思磊.华北电力大学 2015
[5]输电线路涡致振动与尾流效应的数值仿真[D]. 夏莹沛.华北电力大学 2014
[6]风致架空输电线路振动特性分析[D]. 李淑东.华北电力大学 2014
本文编号：2910656
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2910656.html
