典型绝缘子积污特性数值仿真

发布时间：2017-07-05 08:13

  本文关键词：典型绝缘子积污特性数值仿真

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【摘要】：输电线路污闪严重影响电力系统的安全稳定运行,对绝缘子的积污特性进行研究,有助于揭示输电线路绝缘子积污规律,降低污闪事故率。目前对绝缘子积污特性的研究大多都是基于自然积污试验和风洞积污试验,这两种试验方法的试验周期长,而且试验因素可控性差。计算流体力学的长足发展,使得采用数值计算的方法对绝缘子的积污特性进行研究成为可能。目前从流体力学仿真计算角度进行的绝缘子积污分析尚不全面,将仿真分析和试验相结合的研究工作更少。本文采用计算流体力学中气-固两相流的仿真计算方法,对典型绝缘子积污特性进行研究。搭建了绝缘子风洞试验平台,对仿真计算的方法的可靠性进行了验证。本文对绝缘子进行1:1的建模,采用欧拉两相流法利用Fluent软件对绝缘子周围的流场进行计算。鉴于绝缘子形状的复杂性,在湍流的计算中采用精度更高的RNG k-?湍流模型。在后处理中分析了绝缘子表面静压和伞裙周围的速度矢量特征,利用计算得到的绝缘子表面污秽体积分数对绝缘子表面的积污进行表征。研究了风速、污秽浓度、污秽颗粒物粒径以及气流倾角对绝缘子积污的影响,讨论了绝缘子表面污秽的不均匀分布规律。研究表明,污秽颗粒在绝缘子表面的积聚,主要与流场特性以及颗粒的受力状态有关;污秽在绝缘子表面的分布呈现一定的不均匀性,迎风面和背风面积污较为严重,而侧风面的积污程度较小;风速对绝缘子的积污程度有较大的影响,风速的增加使得污秽颗粒的碰撞率增大,绝缘子背风面绕流加重,积污程度增加,具体的变化情况与绝缘子的型式有一定关系;绝缘子表面积污程度与污秽浓度的增加呈线性关系,外界污秽浓度越高,绝缘子积污越严重;污秽颗粒粒径的变化对颗粒在流场中的运动轨迹有很大影响,粒径的增大加重了重力的影响,在粒径增大时会出现下表面积污下降的现象;气流的倾角是影响绝缘子表面积污分布的重要因素,仿真结果明显看到了不同倾角下绝缘子表面积污的差异。本文的研究成果揭示了不同参数影响下绝缘子的积污规律,为线路绝缘子的防污工作以及污秽的监测提供参考。
【关键词】：绝缘子 风洞试验 数值仿真 欧拉两相流 积污特性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM216;TM75
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 论文研究的背景意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-17
• 1.2.1 绝缘子表面污秽积聚及影响因素9-15
• 1.2.2 流体力学仿真研究15-16
• 1.2.3 绝缘子风洞积污试验16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-20
• 2 绝缘子积污过程流场特性20-40
• 2.1 引言20
• 2.2 绝缘子积污过程流体力学原理20-23
• 2.3 绝缘子积污过程气固两相流数值模拟23-25
• 2.4 绝缘子积污过程流场仿真步骤25-31
• 2.5 绝缘子积污过程流场分析31-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 绝缘子积污过程流场特性风洞试验验证40-50
• 3.1 引言40
• 3.2 绝缘子积污风洞试验系统40-41
• 3.3 试品及试验程序41-43
• 3.4 绝缘子积污风洞试验结果及数值仿真对比43-49
• 3.4.1 绝缘子风洞积污试验结果43-46
• 3.4.2 数值仿真结果对比分析46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 影响绝缘子积污特性因素与分析50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 风速对绝缘子表面积污的影响情况50-55
• 4.3 污秽物浓度对绝缘子表面积污的影响55-58
• 4.4 污秽颗粒粒径对绝缘子表面积污的影响58-62
• 4.5 气流倾角对缘子表面积污的影响62-65
• 4.6 绝缘子结构型式对表面积污的影响65-68
• 4.7 本章小结68-70
• 5 结论与展望70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-78
• 附录78
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录78
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录78

【参考文献】

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本文编号：521152