覆冰导线舞动是输电线路由于覆冰引起损坏的主要原因之一,驰振的气动力模型不仅是驰振特性分析的基础,也是开发防舞动措施的主要依据。目前采用的二维驰振气动力模型存在未考虑三维来流特性及三维运动参数对驰振气动力特性影响等不足。本项目拟采用风洞试验和理论分析的方法进行三维覆冰导线驰振气动力研究,建立考虑紊流度、空间相关性、风向及三维导线运动参数的三维覆冰导线驰振气动力模型。研究内容主要包括通过刚性覆冰导线测振试验分析各种运动参数对驰振气动力模型的影响;采用覆冰导线测压试验将紊流度、空间相关性、风向等因素对驰振气动力及驰振稳定性的影响引入驰振气动力模型中;建立三维覆冰导线驰振气动力模型并通过覆冰导线柔性模型测振风洞试验进行验证,最后通过建立的气动力模型对覆冰导线驰振特性进行精细分析,为开发新的更有效的防舞动措施提供理论依据。
Iced conductor;Wind tunnel test;Aerodynamic force;Galloping instability;
通过刚性模型测压和测振试验,本项目完成了对六种覆冰导线模型静态气动力和动态气动力测试、分析了不同影响参数对覆冰导线的气动力特性和驰振稳定性的影响,初步建立起了三维的覆冰导线气动力模型,完成了项目计划的内容。项目主要进行了以下五方面的研究并取得了相应的成果(1) 明确了导线运动对气动力及驰振稳定性的影响。除了传统的横风向振动外,导线摆动、扭转都可能产生负的气动阻尼,建立了完整的由于结构运动对气动力产生的参数表达式,并且着重分析了导线的摆动效应其驰振特性的影响。(2) 分析了雷诺数对导线气动力特性及稳定性的研究。雷诺数是影响平滑断面气动力特性的最主要参数。对于覆冰导线常见的椭圆形断面、D形断面和新月形断面等,临界雷诺数下其气动力特性表现出与亚临界区的明显差异,并由此引发不稳定振动。结合ESDU关于等效雷诺数的规定,该成果可以用于描述紊流度、粗糙度对气动力和驰振稳定性的影响。(3) 研究了斜风向对导线气动力及驰振稳定性的影响。实际覆冰导线驰振常常发生在斜风向下,而大量的测力和测振风洞试验是在风向垂直于导线轴向的来流条件下模拟的。通过斜风向下的气动力测试,给出了斜风向对气动力和驰振稳定性的影响规律。(4) 建立了综合考虑来流条件与导线运动的气动阻尼式,基本建立了三维覆冰导线稳定性分析的驰振气动力模型。(5) 进行的覆冰导线驰振响应测试。通过驰振响应测试得到了发生驰振时气动力与响应之间的关系,为进一步研究非定常气动力特性以及气动力模型在计算覆冰导线驰振响应中的应用奠定了基础。总之,通过对覆冰导线运动及来流条件对气动力特性和驰振稳定性的研究,建立了三维覆冰导线驰振稳定性判别的气动力模型,为覆冰导线驰振响应分析奠定了基础。