1000kV特高压交流输电线路覆冰舞动特性分析

发布时间：2017-09-23 22:05

  本文关键词：1000kV特高压交流输电线路覆冰舞动特性分析

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【摘要】：覆冰导线舞动是输电导线因覆冰形成的非圆截面结构体在较大风速作用下产生的一种低频、大振幅的自激振动。导线舞动的发生会使输电线路金具损坏,导线交错甚至断裂从而引起大范围的停电,给生产和生活带来了巨大的经济损失。我国特高压交流输电技术世界一流,根据国家能源发展战略规划我国将大力发展特高压输电技术,各相输电导线多采用分裂导线的形式。虽然国内关于覆冰导线舞动特性的研究有很多,但是在多分裂导线舞动的研究上仍然存在一些问题需要广大学者研究。覆冰导线的气动不稳定性是造成导线舞动的直接原因,因此本文以覆冰导线气动特性为主要研究对象对导线舞动进行分析。目前对覆冰导线空气动力特性最主流,最可靠的研究方法是风洞试验,本文主要采用数值模拟的方法研究分析覆冰导线的气动特性,并通过与相关风洞试验结果比较,验证了方法的可行性和正确性。文章基于ADINA有限元分析软件,对计算机数值模拟技术进行探究,建立了覆冰导线的二维绕流场模型对覆冰导线气动特性进行模拟。通过不断的调整模型,改变模型参数,精确网格划分和选择合理的时间步长进行运算,获得了覆冰单导线和八分裂导线的气动力系数仿真数值,通过与风洞试验结果进行对比验证了模型的正确性,分析模拟结果,导线的三分力系数变化规律受导线尾流的影响明显,其中阻力系数所受影响最大。本文最后分析了风速和覆冰厚度对八分裂导线气动特性的影响。在所设定的风速变化范围内,分裂导线的三分力系数模拟结果随风速大小的改变变化不大,得出了风速的大小对覆冰导线气动特性的影响不大。改变导线截面的覆冰厚度,覆冰导线的三分力系数输出曲线变化幅值随着覆冰厚度的增加而增大。覆冰厚度越大,导线升力系数和扭矩系数曲线斜率负值区域数值更小,覆冰厚度越大,受导线尾流的影响分裂导线的阻力系数明显降低,从而证明了分裂导线比单导线更容易发生舞动,大面积覆冰导线更容易发生舞动。本文研究结果为覆冰分裂导线舞动的分析提供了一定的参考,为风洞试验模型的改良,参数的设定与优化提供了有利的支撑。
【关键词】：覆冰导线 八分裂导线 气动特性 数值模拟 风洞试验
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 覆冰导线舞动机理11-13
• 1.2.2 导线气动性研究及风洞试验13-15
• 1.2.3 防舞技术15-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 覆冰导线舞动基本理论20-33
• 2.1 垂直舞动机理20-23
• 2.2 扭转舞动机理23-25
• 2.3 二自由度耦合系统舞动机理25-29
• 2.4 覆冰导线空气动力特性分析29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 覆冰导线气动特性仿真及理论基础33-46
• 3.1 CFD基本理论33-35
• 3.1.1 流体力学基本控制方程33-34
• 3.1.2 湍流模型34-35
• 3.2 ADINA有限元分析35-37
• 3.2.1 ADINA软件模块35-36
• 3.2.2 覆冰导线舞动仿真流程36-37
• 3.3 覆冰单导线气动力特性仿真实例37-43
• 3.3.1 有限元模型的建立37-40
• 3.3.2 仿真计算结果分析40-43
• 3.4 结果验证43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 覆冰分裂导线气动特性数值模拟46-58
• 4.1 覆冰分裂导线绕流场数值模型46-47
• 4.2 覆冰八分裂导线绕流场数值模拟结果47-49
• 4.3 覆冰分裂导线气动力系数仿真结果验证49-54
• 4.4 覆冰厚度和风速对导线空气动力特性的影响54-57
• 4.4.1 风速对覆冰导线空气动力特性的影响54-55
• 4.4.2 覆冰厚度对导线空气动力特性的影响55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 总结58-60
• 5.1 论文总结58-59
• 5.2 对今后工作的建议59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65

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本文编号：907695