双分裂导线尾流诱发振荡数值模拟研究

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分裂导线体型系数试验研究

分裂导线体型系数试验研究闵绚;牛华伟;文志科;付晶;曾云飞【摘要】为研究分裂导线屏蔽效应对体型系数的影响,选取不同型号的导线进行实际导线节段模型风洞试验,分析导线截面、风速、风攻角、分裂数和流场等因素对分裂导线气动特性的影响.试验结果表明:双分裂导线体型系数在偏转临界位置前随风攻角的增大而增大,当风攻角达到临界位置以后,风攻角的增大对双分裂导线体型系数基本无影响;四分裂、六分裂和八分裂导线的体型系数随风攻角的变化呈先增大后减小的趋势,在某个角度有一个体型系数最大值;10％紊流度条件下分裂导线的体型系数均比均匀流场下的结果大10％～15％;紊流场条件下当风速为30 m/s时,试验得到的四分裂、六分裂和八分裂JI/G1A630-45导线的体型系数较设计规范中的取值分别减小了27.60％、24.38％和22.51％.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2016(049)005【总页数】7页(P171-177)【关键词】风速;风攻角;分裂导线;风洞试验;体型系数【作者】闵绚;牛华伟;文志科;付晶;曾云飞【作者单位】中国电力科学研究院,湖北武汉430074;湖南大学风工程试验研究中心,湖南长沙410082;中国电力科学研究院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院,湖北武汉430074;中国电力科学研究院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM751资助项目：国家电网公司科技资助项目（GY71-11-045）随着中国电力输送容量的迅速增长，选择分裂、大容量、远距离的输电线路成为必然。

与单根导线相比，分裂导线的风荷载会受到屏蔽效应的影响，即流体经过上游子导线后生成的尾流对下游子导线会产生影响，因此各子导线在流体作用下的气动力系数（Cd阻力系数、Cl升力系数、Cm扭转系数）会不同。

在超/特高压输电线路风偏、非同期摇摆等计算中主要考虑的是导线阻力系数Cd，反映到GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空输电线路设计规范》中（以下简称《设计规范》）即体型系数μSC（以下统一简称体型系数）。

分裂导线微风振动数值仿真

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｌｆｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｓｏｔｆｗａｒｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｔｗｏ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｙｌｉｎｄｅｒ
支撑、不同分裂导线问距及不同分裂倾角下双分裂导线的振动特性，得到各工况下子导线竖向振幅随缩减风速的变化曲线。该研究对分裂导线微风振动特性研究具有重要意义。关键词：分裂导线；计算流体动力学；微风振动；动网格
中图分类号：ＴＵ３１１．３文献标识码：Ａ
ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｏｆｔｈｅｓｕｂ— ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｖｅｒｓｕｓｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗａｓｉｍｐｏｔａｒｎｔｆ０ｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎａｅｏｌｉａｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｂｕｎｄｌｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．
振第３２卷第７期
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ
分裂导线微风振动数值仿真
陈元坤，李
（１．中南建筑设计院股份有限公司，武汉
黎，曹化锦

双分裂导线间隔棒防舞数值模拟研究

双分裂导线间隔棒防舞数值模拟研究崔伟;严波;杨晓辉;吕中宾【摘要】采用ABAQUS软件建立三角形及垂直排布三相双分裂线路有限元模型，对安装的间隔棒舞动防治效果进行模拟研究。

模拟安装间隔棒前后线路在稳定风场及随机风场中的舞动响应；通过对比分析稳定风与随机风作用下导线位移响应及运动轨迹说明研究间隔棒防舞效果时考虑随机风场的必要性。

基于随机风场中安装的间隔棒前后导线动力响应幅值，分析间隔棒对三角形、垂直排布双分裂线路舞动防治效果。

%Finite element models of three-phase transmission lines with triangular and vertical conductor arrangement were set up,and the anti-galloping efficiency of the interphase spacers mounted on the transmission lines was numerically investigated by means of the ABAQUS software.Galloping responses of the transmission lines in steady wind field and stochastic wind field were simulated,and the necessity to take the stochastic wind field into account in these analyses was illustrated through the comparison of dynamic responses of transmission lines in the two kinds of wind fields. The anti-galloping efficiency of the inperphase spacers on the transmission line with triangular and vertical conductor arrangement was analyzed based on the numerical simulation results.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】5页(P47-51)【关键词】双分裂导线;间隔棒;随机风场;防舞效果;数值模拟【作者】崔伟;严波;杨晓辉;吕中宾【作者单位】重庆大学工程力学系，重庆 400044;重庆大学工程力学系，重庆400044;河南省电力公司电力科学研究院，郑州 450052; 上海交通大学电气工程系，上海 200030;河南省电力公司电力科学研究院，郑州 450052【正文语种】中文【中图分类】TM726输电线舞动产生的危害轻者闪络、跳闸，重者金具及绝缘子损坏、导线断股断线、杆塔螺栓松动脱落甚至倒塔，导致重大电网事故。

双分裂导线表面水滴撞击特性的数值模拟

ｋｕ（ｉ） ρ ＝ｘｘｉｊｕ（ ε ｉ） ρ ＝ｘｘｉｊ
μ ＋ μ＋σ ）［（ｘ］
ｔ
ｋ
ｋ
ｊ
Ｇｋ＋Ｇｂ－ρ ε －ＹＭ ε μ ＋ μ＋σ ）［（ｘ］
ｔ ε
（）４
ｊ
ε ε ＧＣＧＣ－Ｃ１ｋ＋３ｂ）２ ρｋｋ（
பைடு நூலகம்
ｕｕｕ２ｉｉｊ）ｋ＋μ ｕ ′ ｕ ′ ３＋－－ δ ｔｉｔｉｊ＝ｊ（ ρ μ ｘｘｘ３ρ ｉｉｊ
（
）（
）
１研究方法和原理
目前，研究水滴运动的方法主要有拉格朗日法和欧拉法两种，本文采用拉格朗日法对所建立的二维导线截面模型进行研究，根据牛顿第二定律对单个水滴的受力情况进行分析，以单个水滴运动过程为基础，综合考虑所有水滴的运动，从而得到整个水滴的运动情况。先应用流体力学基本原理计算导线外空气气流场，再使用拉格朗日法建立水滴运动方程求解水滴运动轨迹。１．１空气气流场计算假设空气气流场为均匀流场。采用低速粘流
第３０卷第１０期２０１２年１０月（）文章编号：１０００７７０９２０１２１００１５００３－－－
水电能源科学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒ
近年来多次发我国输电线路覆冰灾害严重，１～３］，生大范围内大规模输电线路覆冰事故［直接危害电网安全，造成了巨大损失。我国２２０ｋＶ高压和３３０ｋＶ超高压输电线路广泛采用双分裂为揭示输电线路导线覆冰形成的原因和覆导线，研究双分裂导线表面水滴撞击特性及覆冰机理，冰问题有着十分重要的意义。近年来，国内研究水滴直径等气象参数对水滴撞击特性的了风速、影响，但都集中于飞机机翼表面和绝缘子表面水

架空输电线路的振动0.前言输电线的振动一般分为，由风雪引起的振动

架空输电线路的振动0. 前言输电线的振动一般分为，由风雪引起的振动有：舞动、次档距振荡、微风振动、脱冰跳跃、阵风引起的摇摆等。

由电磁力引起的振动有：短路电流引起的振动、电晕引起的舞动等。

近来，为了满足日益增长的电力供应要求，在各地建设了一批大型发电厂。

由于能源基地之所在和电厂的占地间题需将电厂建在距用户很远的地方。

为此，就要在它们之间架设大容量的采用分裂导线的输电线路。

过去常认为输电线的振动是由微风和脱冰跳跃引起的。

现在由于输电线路大型化，使其固有振动频率变低，当这一频率与风的振动频率一致时则引起共振。

以往认为防止舞动的问题不大，而当前却成了重要的研究课题。

另外，随着分裂导线的使用，次档距振荡和因短路电流产生的摇摆现象也成了重要问题。

因此，研究导线的振动，找出相应的防振措施已引起国内外电力技术工作者的普遍重视。

1. 振动的分类1.1 由风雪引起的振动1.1.1 脱冰跳跃复于导线上的雪，渐渐沿着导线旋转复盖发展成圆筒形，雪筒厚可达十几cm，使导线重量增加很多，弧垂加大。

此时导线贮存的弹性能量，由于复雪的同时落而转化为导线的动能，形成导线向上弹起的现象，故称之为跳跃式振动。

此振动将使上下导线互相接近造成相间短路。

1.1.2.微风振动架空线的微风振动是一种由气流的旋涡(卡门涡流)在架空线背风侧交替脱落所产生的架空线振动现象。

其特征是频率高(3-120Hz)、振幅一般不超过导线直径。

由于架空线微风振动在0.5m/s以上的风速环境中都能发生，因此微风振动几乎每时每刻都在进行，具有长时性特点。

尽管微风振动振幅较小，不至于对架空线的静态强度产生较大影响，但却会由于长时间的振动而使架空线中的铝线股以及有关金具产生疲劳损伤，从而影响线路运行的安全性[1]。

1.1.2.1普通线路导线微风振动在我国，超高压输电线路导线的微风振动问题比较突出，断股事故屡有发生。

作为防治措施，目前我国超高压线路，除了采用阻尼间隔棒进行防振外，一般还需要加装防振锤。

高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

关键词：表面涡方法；圆柱绕流；流体诱导振动；交换器；热数值模拟中图分类号：０３７１０３７４文献标识码：Ａ文章编号：２３９７２０）１１１０５．；５．０５ —８Ｘ（０７０ — ０ —５０
ＮｕｅｉａｉｕａｉｎｆｒＦｌｗｏｎｄＴｗｏＣｙｉｅｓａｉｍｒｃｌＳｍｌｔｏｏｏＡｒｕｌｎｄｒｔＨＲｅｎｌｓＮｕｂｒｂｕｆｃｒｉｉｙＭｅｈｏｙｏｄｍｅｙＳｒａｅＶｏｔｃｔｔｄ
落频率比刚性圆柱的大，其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比；体从并列双弹性圆柱分离的涡流是对称的，并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小，由于流体诱导振动造成的脉动力系数较与但
大，故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响．究结果为亚临界雷诺数范围内热交换研器管柬的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法．
ＡｂｔａｔＴｈｌｗ— ｄｃｄｖｂａｉｎｏｗｏｉｄｐｎｅｔｙｍｏｉｇｔｎｅｃｌｄｒｎｗｏｉ— ｓｒｃ：ｅｆｏｉｕｅｉｒｔｏｆｔｅｅｄｎｌｖｎａｄｍｙｉｅｓａｄｔｎｎｎｎｄｐｎｅｔｙｍｏｉｇｓｄ－ｙｓｄｙｉｄｒｓｓｍｕａｅｙｓｒａｅｖｒｉｉｙｍｅｈｄｗｉｉｆｒｎｅｅｄｎｌｖｎｉｅｂ－ｉｅｃｌｅｓｉｉｌｔｄｂｕｆｃｏｔｔｔｏｔｄｆｅｅｔｎｃｈｓａｉｇａｄｒｄｃｄｄｍｐｎａａｔｒ．Ｔｈｏｐｃｎｎｅｕｅａｉｇｐｒｍｅｅｓｅｃｍｐｔｔｎｌｒｓｌｆｔｅｃｌｄｒｒｓｏｓ，ｔｅｕａｉａｅｕｔｏｈｙｉｅｅｐｎｅｈｏｓｎｆｉｏｃｎｈｉｒｔｏｒｑｅｃｒｒｓｎｅ．Ｔｈｉｕａｉｎｒｓｌｓｏｈｌｗｒｕｄｌｄｆｒｅａｄｔｅｖｂａｉｎｆｅｕｎｙａｅｐｅｅｔｄｕｅｓｍｌｔｅｕｔｆｔｅｆｏｏａｏｎｒｇｄｃｌｄｒｌｃｉｃｄｔｈｘｅｉｅｔｌｎｓｉｈｉｅａｕｅ．Ｔｈａｄｍａｅｓｏｉｉｙｉｅｓｗｅｌｏｎｉｅｗｉｔｅｅｐｒｎｈｍｎａｅｔｅｌｒｔｒｓｏｎｔｅｔｎｅｃｓｈｗｓｔａｈｗｏｆｘｂｅｃｌｄｒｘｉｉｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｈｅｄｄｆｗｎｉｈｒｓｅｄｎｈｔｔｅｔｌｉｌｙｉｅｓｅｈｂｔｈｈｒｃｅｉｔｃｆｓｉｌｅｌａｄａｈｇｅｈｄｉｇｅｎａｏｆｅｕｎｙｔａｈｔｏｉｉｙｉｄｒ，ｗｈｃｒｍａｉｅｅｄｎｔｅｄｍｐｎａａｔｒｒｔｅｒｑｅｃｈｎｔａｆｒｇｄｃｌｅｓｎｉｈｐｉｒｌｄｐｎｓｏｈａｉｇｐｒｍｅｅａｈｒｙｔａｐｃｎａｉ．Ｔｈｉｅｂ－ｉｅｒｓｌｓｉｄｃｔｈｔｔｅｖｒｉｅｈｄｆｏｔｅｔｌｘｂｅｈｎｓａｉｇｒｔｏｅｓｄ－ｙｓｄｅｕｔｎｉａｅｔａｈｏｔｃｓｓｅｒｍｈｗｏｆｉｌｅｃｌｄｒｒｙｙｉｅｓａｅｓｍｍｅｒｃｌｎｈｖｒｇｏｃｓｏｌｘｂｅｃｌｄｒｒｌｈｌｍａｌｒｔａｈｔｎｔｉａｄｔｅａｅａｅｆｒｅｆｅｉｌｙｉｅｓａｅｓｉｔｙｓｌｈｎｔａａｆｎｇｅｏｉｉｙｉｄｒｉｈｌｃｕｔｎｆｒｅａｓｄｂｌｗ—ｎｕｅｉｒｔｏｒａｇｒｅｃｆｒｇｄｃｌｅｓｗｈｌｔｅｆｔａｉｏｃｓｃｕｅｙｆｏｉｄｃｄｖｂａｉｎａｅｌｒｅ，ｈｎｅｎｅｕｏｔｅｆｏｉｄｃｄｖｂａｉｎｅｅｔｉｎｆｃｎｎｌｅｃｎｔｅｄｎｍｉｅｐｎｅｏｈｙｉｄｒ．ｈｌｗ－ｎｕｅｉｒｔｘｒｓｓｇｉｉａｔｉｆｕｎｅｏｈｙａｃｒｓｏｓｆｔｅｃｌｅｓｏｎＴｈｒｐｓｄｍｅｈｄｅａｌｓｔｉｕａｅｃｍｐｅｌｗｎｕｅｉｒｔｎｏｃｒｎｎｈａｘｅｐｏｏｅｔｏｎｂｅｏｓｍｌｔｏｌｘｆｏｉｄｃｄｖｂａｉｃｕｉｇｉｅｔｅ — ｏｃａｇｒｔｂｕｄｅｔｓｂｃｉｉａｙｏｄｕｂｒｈｎｅｕｅｂｎｌｓａｕ —ｒｔｌｃＲｅｎｌｓｎｍｅ．Ｋｅｗｏｄ：ｓｒａｅｖｒｉｉｅｈｄ；ｆｏａｏｎｙｉｄｒｌｗｎｕｅｉｒｔｎｅｔｅｃａｇｙｒｓｕｆｃｏｔｔｍｔｏｃｙｌｗｒｕｄｃｌｅ；ｆｏｉｄｃｄｖｂａｉ；ｈａｘｈｎ－ｎｏｅ：ｎｍｅｉａｉｕａｉｎｒｕｒｃｌｍｌｔｓｏ

次档距

次档距振动研究综述摘要随着电网规模越来越庞大，电压等级越来越高，如何有效、安全、可靠地提高输送能力，是我国电网面临的一个主要问题。

目前输送电容量不断增大，为了减少电晕损失和电晕干扰，同时为了输电线路的经济性和可靠性，输电线路广泛采用多分裂导线。

次档距振荡是分裂导线所特有的一种导线振动形式。

因次档距振荡而导致的分裂导线破坏问题己经成为一个影响电网安全运行的关键问题。

因此，本文主要对输电线路多分裂导线次档距振荡进行研究分析。

分析了次档距振荡的机理，并给出了几种防振措施；对阻尼间隔棒抑制次档距振荡进行机理分析；给出了阻尼间隔棒安装距离的优化布置方案，并得出最优的结果；对该方案进行计算和试验评估。

得到了很好的计算结果，试验验证可以用于工程。

最后开发了一套阻尼间隔棒布置方式及其设计计算软件，方便设计人员使用。

关键词：分裂导线，次档距振荡，阻尼间隔棒，优化布置前言架空超高压输电线路是电力能源系统中将电能进行传输、调节和分配的重要生命线工程结构。

它的安全运行是关系到国计民生的大事，输电线路的破坏会导致供电系统的瘫痪，这不仅严重地影响人们的生产建设和生活秩序，而且还会产生重大的附带灾害，给社会和人民的生命财产造成严重的后果。

为保证电网的安全可靠运行，除要有电气方面的技术保障外，输电线路还必须有足够的力学方面的安全性和可靠性。

在导线及金具方面不仅要研究其静态力学性能，更重要的是研究分析其动态力学性能，这是因为输电线路不仅承受其自重、覆冰等静荷载，而且还要承受风产生的动荷载。

在风的作用下，导线可能发生高频微幅的微风振动，也可能发生中频中等幅度的次档距振荡，还可能发生低频大幅度的舞动。

以往人们对微风振动和舞动研究较多，取得的成果也较显著，基本能够满足工程实际需要。

但是对于次档距振荡，尽管人们进行过不少研究，但因其机理十分复杂，还不能达到工程实际需要。

所以，关于次档距振荡的研究对于输电线路的安全运行有着重要意义。

次档距振荡次档距振动是指超高压输电线路分裂导线上两间隔棒之间的子导线振荡，这是采用分裂导线的线路所特有的机械运动现象。

单根和双分裂导线风噪声的数值模拟研究

振!动!与!冲!击JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK第39卷第$6期Vol.39No$62020单根和双分裂导线风噪声的数值模拟研究沈国辉1,张扬1,宋冈『，王轶文2,郑罛3（1.浙江大学建筑工程学院，杭州310058；2.浙江省电力设计院有限公司，杭州310012；3.国家电网温州供电公司，浙江温州325000）摘要：针对单根和双分裂导线风噪声采用混合计算方法进行数值模拟。

基于导线的绞线结构进行建模,获得单导线风场和声场的分布特征，并与同直径的光滑圆柱结果进行对比，并针对水平和垂直布置双分裂导线风场和声场进行研究。

研究表明:导线的阻力系数和总声压级均小于光滑圆柱，而斯特劳哈尔数大于光滑圆柱;在卓越频率段导线和光滑圆柱的风噪声呈现了明显的8字形指向性,而在远离卓越频率段呈现圆形指向，说明导线和圆柱风噪声是一种偶极子声源;导线和光滑圆柱风噪声的总声压级总体呈圆形、略呈8字形分布;垂直布置双分裂圆柱因相互之间无干扰，总声压级为两根单导线风噪声声压级之和;垂直布置的双分裂导线风噪声略小于水平布置双分裂导线风噪声。

关键词：风噪声;光滑圆柱;双分裂导线;数值模拟;大涡模拟中图分类号：TM75文献标志码：A D0I：10.13465/ki.jvs.2020.16.005Numerical simulation on aeolian noise generated by single and twin bundled conductors SHEN Guohui1,ZHANG Y*ng1,SONG G*ng2,WANG Yiwef,ZHENG Chong3(1.Colleye of Civil EngineeWng and Architecture,Zhejiang University,Hangzhou310058,China;2.Zhejiang Electric Power Design Institute,Hangzhou310012,China;3.State GWd Corporation Wenzhou Electric Power Company,Wenzhou325000,China)Abstract:NumeWctl simulation using a hybWd method was employed to analyze the aeolian noise generated by songo and iwon bundod oondu oio es.ThE oa oou oa iong modEoo oihEs ong o oondu oio ewas bu ooibasEd on oissieandEd shapE. ThEwond and aoousioooood ooihEsongo oonduoioewEe anaoyzEd and oompaed woih ihosEooasmooih ooeouoaeoyoondEe woih ihEsamEdoamEie.Fona o y,ihEwond and ihEaoousioooood ooihEiwon bundod oonduoioeson hoeozoniaoand eEeiooao drangements were also studied.Results show that dwa coefficient and sound pwssuw Set(SPL)of the single conductor are smaller than those of the smooth circular cylinder with the same diameter,whereas the Strouhal number of the conductor are bigger than that of the circular cylinder.In the dominatingfrequency range,the SPL directionality of the oonduoioeand ooeouoaeoyoondeehasashapeoooogueeCooCeoghi,and on iheeangeawayoeom ihedomonaiongoeequenoy,ihe SPL directionality has a shape of circle,indicating that the aeolian noise generated by conductors and circular cylinders belongs to the dipole type of acoustic souwo.The overall sound pressure level(OASPL)of the conductors and the circular cylinder has a shape of almost circle shape and a little bit shape of figure-of-eight.The OASPL of the twin bundled oonduoioeson eeeiooaoa e angemeniaeeequaoed io ihaioSihe iwo songoe oondu oioes.The OASPL oSihe iwon bundoed conductors in veWica-arrangement are slightly smaller than that of the twin bundled conductors in hoWzontal avangement.Key words：aeolian noise；smooth circular cylinder;twin bundled conductors;numeWcyl simulation;larye eddysomuoaioon风流经细长杆件后会在其后方形成交替的漩涡脱落，交替涡脱向周围空气产生压力波动,从而形成气动基金项目：国家自然科学基金（51838012）;浙江省自然科学基金（LY$6E080005）收稿日期：20$8-$2-$$修改稿收到日期：2019-02-$7第一作者沈国辉男，博士，副教授,$977年生噪声（1）。

分裂导线舞动预测模型及防治方法

计算流体动力学（CFD）
CFD是一种通过计算机模拟流体流动的方法。在分裂导线舞动的预测中，可以使用CFD方法来模拟风场与导线的相互作用。通过模拟可以获得导线的位移、速度、加速度等参数，进而分析舞动的规律。
模型建立
基于CFD和FEA等数值模拟方法的结果，可以建立分裂导线的舞动预测模型。该模型可以描述导线的舞动行为，为舞动的防治提供依据。
模型建立
基于风洞实验的结果，可以建立分裂导线的舞动预测模型。该模型可以描述导线舞动的运动规律，为舞动的防治提供依据。
EA是一种用于分析物体结构强度和动态特性的方法。在分裂导线舞动的预测中，可以使用FEA方法来分析导线的力学特性，如弯曲刚度、扭转刚度等。通过建立导线的有限元模型，可以预测其在风场中的舞动行为。
基于现场观测的预测模型
01 02 03
现场观测
在分裂导线舞动的现场观测中，可以通过高精度的测量设备，如高速摄像机、加速度计等，来获取导线的位移、速度、加速度等参数。同时还可以观察和分析导线的舞动行为，为舞动预测模型的建立提供实际数据支持。
数据处理和分析
对现场观测所获得的数据进行处理和分析，可以提取出导线的舞动特性，如舞动的幅度、频率、方向等。通过对比观测数据与风洞实验和数值模拟的结果，可以对舞动预测模型的有效性和准确性进行验证。
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分裂导线舞动防治的案例分析
某电力公司的机械防治案例
总结词
机械防治是一种常见的分裂导线舞动防治方法，通过在导线上增加重物或改变导线形状来减少舞动。
详细描述
某电力公司采用了机械防治方法，具体措施包括在导线上安装重物、改变导线形状以及增加阻尼材料等。这些措施有效地减少了分裂导线的舞动幅度，提高了输电线路的稳定性和可靠性。

基于数值模拟的新型无反馈射流振荡元件性能影响因素研究

矿业工程黄　金ＧＯＬＤ２０２３年第１２期／第４４卷基于数值模拟的新型无反馈射流振荡元件性能影响因素研究收稿日期：２０２３－０７－２１；修回日期：２０２３－１０－０５基金项目：国家自然科学基金项目（ＮＳＦＣ５１６７８１２１）作者简介：杨　庆（１９９７—），男，硕士，研究方向为水污染控制；Ｅｍａｉｌ：１２５０７７８６４０＠ｑｑ．ｃｏｍ杨　庆（东北师范大学环境学院）摘要：通过数值模拟对添加分流劈的新型无反馈射流振荡元件进行研究，并应用软件ＡＮＳＹＳＣＦＸ１９．２和基于雷诺时均法的湍流模型（ＲＡＮＳ）对控制方程进行求解计算，考察了分流劈距离、分流劈角度、出口管间距离、分流劈半径、分流劈形状５个几何参数对振荡性能的影响。

结果显示：通过改变分流劈距离可观察到，频率增长了约１．４６倍，且在３．７～４．６ｍｍ产生有效振荡；随着分流劈角度、出口管间距离、分流劈半径的增加，频率呈现先增加后降低趋势；相同分流劈距离下，凸型更加易于振荡。

将研发的流控元件应用于去除金矿中二氧化硅浮选试验，将稳定进气模式转换为振荡进气模式，可以显著提高二氧化硅细粒级浮选回收率，为后续研究提供了理论依据及技术支持。

关键词：无反馈射流；分流劈；几何结构；数值模拟；影响因素；浮选；振荡元件中图分类号：ＴＤ４６３文章编号：１００１－１２７７（２０２３）１２－００２６－０７文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２３１２０７引　言浮选作为常见选矿方法，被广泛应用于处理贱金属、稀有金属及贵金属矿石。

然而，该方法只有在处理粒度为３０～７０ｍｍ矿物时，才能从原料中有效回收有价矿物，大量粒度远小于２０ｍｍ矿物中有价值成分损失在选矿尾矿中。

考虑到富矿枯竭和开发细粒级矿物的需要，亟须研发高效的细粒级矿物浮选方法［１－４］。

针对细粒级矿物浮选的关键问题，国内外开展了大量的基础研究，主体思路之一是：根据颗粒与气泡的匹配性原理减小气泡尺寸，从而改善微细粒浮选效果［５］。

基于数值模拟与风洞试验的多分裂导线阻力系数干扰效应

㊀㊀㊀㊀收稿日期:2021-05-12;修回日期:2021-09-11基金项目:国家自然科学基金(51778072);长沙理大学实践创新项目(S J C X 202021)通信作者:陈伏彬(1981-),男,教授,博士,博士生导师,主要从事工程结构抗风研究;E -m a i l :f b c h e n 88@126.c o m第37卷第1期电力科学与技术学报V o l .37N o .12022年1月J O U R N A LO FE I E C T R I CP O W E RS C I E N C EA N DT E C H N O L O G YJ a n .2022㊀基于数值模拟与风洞试验的多分裂导线阻力系数干扰效应郭向华1,邓锋华1,肖㊀雁2,林㊀锐3,翁兰溪3,陈伏彬2(1.国网福建省电力有限公司建设分公司,福建福州350003;2.长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114;3.中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司,福建福州350003)摘㊀要:为研究分裂导线阻力系数随风攻角与分裂间距的变化规律,采用C F D 数值模拟方法研究了不同分裂数与分裂间距下的低风压导线阻力系数随风攻角的变化规律㊂通过在边界层风洞中开展90c m 长的导线节段模型试验,获得了低风压导线不同风攻角条件下导线阻力系数随雷诺数㊁尾流干扰的变化规律,并与数值模拟结果进行对比㊂研究结果表明:多分裂导线阻力系数干扰效应明显,随着分裂数的增加,平均阻力系数可降低20%以上;多分裂导线阻力系数随风攻角变化明显,在风偏的情况下将出现风阻系数峰值:二分裂导线在风攻角为18ʎ~24ʎ出现峰值,四分裂导线在风攻角为22.5ʎ~30ʎ出现峰值;分裂导线风荷载设计应考虑风偏下的不利影响,以及干扰效应影响㊂关㊀键㊀词:分裂导线;风阻系数;干扰效应;风洞试验;数值模拟D O I :10.19781/j.i s s n .1673-9140.2022.01.022㊀㊀中图分类号:TM 75㊀㊀文章编号:1673-9140(2022)01-0186-07S t u d y o f i n t e r f e r e n c e e f f e c t o f b u n d l e d c o n d u c t o r s d r a g co e f f i c i e n t b a s e d o nn u m e r i c a l s i m u l a t i o na n dw i n d t u n n e l t e s tG U O X i a n g h u a 1,D E N GF e n gh u a 1,X I A O Y a n 2,L I N R u i 3,W E N GL a n x i 3,C H E NF u b i n 2(1.C o n s t r u c t i o nb r a n c ho f S t a t eG r i dF u ji a nE l e c t r i cP o w e rC o .,L t d .,F u z h o u350003,C h i n a ;2.S c h o o l o fC i v i l E n g i n e e r i n g ,C h a n g s h aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y ,C h a n gs h a 410114;3.P o w e rC h i n aF u j i a nE l e c t r i cP o w e rE n g i n e e r i n g Co .,L t d .,F u z h o u350003,C h i n a )A b s t r a c t :T o s t u d y t h e v a r i a t i o n l a wo f d r a g c o e f f i c i e n t f o r t h e b u n d l e d c o n d u c t o rw i t h t h ew i n d a t t a c k a n g l e a n d s p l i t -t i n g d i s t a n c e ,t h eC F Dn u m e r i c a l s i m u l a t i o nm e t h o d i s e m p l o y e d t os t u d y t h ed r a g c o e f f i c i e n t v a r i a t i o n l a w w i t ht h e w i n dd i r e c t i o na n g l e o f d r a g r e d u c e d c o n d u c t o r u n d e r d i f f e r e n t s p l i t t i n g n u m b e r s a n d s p a c i n g.A m o d e l t e s t i s c a r r i e d o u t i n t h eb o u n d a r y -l a y e rw i n d t u n n e l f o r a 90-c mc o n d u c t o r .U n d e r d i f f e r e n tw i n d a t t a c k a n g l e s ,t h e d r a g c o e f f i c i e n t v a r i a t i o no f t h e d r a g r e d u c e dc o n d u c t o r ,c o n c e r n i n g R e yn o l d sn u m b e r a n d i n t e r f e r e n c ee f f e c t ,a r eo b t a i n e da n dt h e n c o m pa r e dw i t hn u m e r i c a l s i m u l a t i o n r e s u l t s .R e s e a r c hr e s u l t s s h o wt h a t t h e i n t e r f e r e n c ee f f e c t o f t h em u l t i -b u n d l e dc o nd u c t o r d r a g c oef f i c i e n t i sn o t i c e a b l e ,a n d t h e a v e r ag ed r a g c o e f f i c i e n t c a nb e r e d u c e db y mo r e t h a n20%w i t ht h e Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第1期郭向华,等:基于数值模拟与风洞试验的多分裂导线阻力系数干扰效应i n c r e a s e o f s p l i t s.T h em u l t i-b u n d l e d c o n d u c t o r d r a g c o e f f i c i e n t v a r i e s o b v i o u s l y w i t h t h ew i n d a t t a c k a n g l e.T h e p e a k v a l u e o f t h ew i n dd r a g c o e f f i c i e n tw i l l a p p e a r i n t h e c a s e o fw i n d a g e y a w.T h e p e a kv a l u e o f2-b u n d l e d c o n d u c t o r a p-p e a r s a t aw i n d a t t a c k a n g l e o f18ʎ~24ʎ,a n d t h e p e a kv a l u e o f4-b u n d l e d c o n d u c t o r a p p e a r s a t aw i n d a t t a c k a n g l e o f22.5ʎ~30ʎ.T h ew i n d l o a d d e s i g n o f b u n d l e d c o n d u c t o r s s h o u l d c o n s i d e r t h e a d v e r s e i n f l u e n c e o fw i n d a g e y a wa n d t h ei n t e r f e r e n c e e f f e c t.K e y w o r d s:b u n d l e d c o n d u c t o r;d r a g c o e f f i c i e n t;i n t e r f e r e n c e e f f e c t;w i n d t u n n e l t e s t;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n㊀㊀随着电力基础设施的建设不断地完善,高压长距离输电技术得到了很大的发展与进步,输电线路的抗风性能越来越凸显作用[1]㊂根据研究表明,作用于长距离高压输电导线的风荷载约占输电线路所受总体风荷载的60%~80%[2],如何减小导线的风荷载对提高输电线路抗风安全性具有重要意义,同时对降低工程成本也起到重要作用㊂因此,研发高效降低风荷载的低风压导线极具重要意义[3-4]㊂由流体力学可知,导线风压阻力系数C d主要取决于雷诺数R e,为了让输电导线在设计风速下阻力系数较小,通过外层设计改变表面粗糙度,雷诺数R e在临界风速满足设计要求时,阻力系数C d达到最小值[5]㊂低风压导线就是一种具有特殊外形的特别导线,通过对导线表面结构进行特殊设计,使迎风侧边界层分离发生在超临界区,从而降低导线的风阻系数,例如高尔夫表面低风压导线,如图1所示,其利用表面凹痕促使湍流转捩发生,造成背后的低压区减小,从而减少了阻力[6]㊂国内外许多输电线路工作者和科研机构通过风洞试验或数值模拟方法开展了低风压导线研究,并取得了丰硕成果[7-12]㊂文献[7]详细阐述了低风压导线的特性,并预测了其发展趋势;文献[8]研究发现现场实测得到的导线阻力系数和风洞试验结果有较大差异;文献[9]分析了造成导线风洞试验测量误差的多种可能因素,并推广至工程应用㊂中国对低风压导线的研究起步相对较晚,文献[10]运用流体力学理论对低风压导线的运行机理作了分析,提出了开发低风压导线的关键技术;文献[11]对3种典型导线的刚体节段模型和真型节段模型进行了风洞试验,研究了影响导线阻力系数的主要因素(紊流度㊁风速㊁迎风角度和导线直径等),结果表明现行规范在计算大截面分裂导线风荷载时比较保守,可以考虑分裂导线的屏蔽效应㊂文献[12]对不同风速和迎风角度下的多分裂导线节段模型进行试验,分析雷诺数㊁尾流干扰对导线阻力系数均值的影响,总结了多分裂导线阻力系数的屏蔽效应规律㊂本文以J L3X/L H A1(D F Y)-210/220型低风压导线为研究对象,参数如表1所示,分别基于数值模拟与风洞试验研究了导线在不同分裂数㊁分裂间距㊁不同风速㊁不同风攻角条件下的阻力系数与导线屏蔽系数㊂研究成果为其在工程上的应用提供了有效的技术支撑㊂图1㊀低风压导线的结构F i g u r e1㊀S t r u c t u r e d i a g r a mo f d r a g r e d u c e d c o n d u c t o r表1㊀低风压导线参数T a b l e1㊀P a r a m e t e r s o f d r a g r e d u c e d c o n d u c t o r导线参数单位数值计算截面mm2425.88直径mm25.62质量k g/k m1164计算拉断力k N97.59弹性模量G P a55线膨胀系数1/ħ23ˑ10-61㊀数值模拟研究1.1㊀有限元模型采用F l u e n t流体动力学软件对J L3X/L H A1 (D F Y)-210/220型低风压导线进行C F D模拟㊂湍781Copyright©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年1月流模型选用S h e a rS t r e s sT r a n s p o r t k-ωM o d e l(简称S S T模型),采用有限体积法和S I M P L E C算法求解,导线模型尺寸与实际尺寸一致㊂由于导线属于典型的细长结构,分裂导线间的尾流效应及气动力特性主要由横截面间的互相位置关系及形状决定,因此可采用二维简化模型[13]㊂计算区域外边界取为3mˑ4m的矩形,满足阻塞比小于3%的基本要求㊂0ʎ风攻角时,计算区域左边设置为速度入口边界,右边设置为压力出口边界,上下设置为对称边界㊂网格划分在导线周围区域加密,网格总数约为10万㊂由于网格非常细密,图2给出了导线周围局部区域的网格㊂图2㊀导线周围局部区域的网格F i g u r e2㊀G r i dd i a g r a mo f c o n d u c t o r l o c a l a r e a对于二维数值分析,导线体轴分力系数中阻力系数定义为[14]C X=2F xρU2d(1)式中㊀F x为导线在体轴坐标系上的阻力;ρ=1.225 k g/m3,为空气密度;U为来流风速,本文分别取10㊁20㊁30㊁37m/s;d=25.62mm,为导线截面直径㊂本文研究中的风攻角定义如图3所示㊂来流风速在20m/s㊁0ʎ风攻角下四分裂导线的速度分布如图4所示㊂由图4可知,迎风侧子导线的尾流对背风侧子导线周围的流场影响明显㊂0°攻角方向36°攻角方向0°攻角方向36°攻角方向图3㊀不同分裂导线风攻角变化F i g u r e3㊀V a r i a t i o no fw i n da t t a c ka n g l e o fd i f fe r e n t b u n d l e d c o n d u c t o r scontour-1Velocity Magnitude[m/s]mm2.82e+012.68e+012.54e+012.40e+012.26e+012.12e+011.98e+011.84e+011.69e+011.55e+011.41e+011.27e+011.13e+019.89e+008.47e+007.06e+005.65e+004.24e+002.82e+001.41e+000.00e+00图4㊀20m/s时四分裂导线的速度分布F i g u r e4㊀V e l o c i t y d i s t r i b u t i o no f4-b u n d l ec o nd u c t o r a t20m/s1.2㊀结果分析本文模拟计算了低风压导线模型在不同风速㊁不同分裂间距和不同风攻角条件下的风压阻力系数㊂单分裂导线阻力系数C d在20m/s风速下随时间的变化曲线如图5所示㊂由图5可知,大部分情况下,阻力系数曲线为幅值稳定㊁频率单一的正余弦曲线㊂0.80340.80320.80300.80280.80260.80240.80220.80200.8018C d500400300200100t/s图5㊀单分裂阻力系数变化曲线F i g u r e5㊀V a r i a t i o n c u r v e o f d r a g c o e f f i c i e n t o fs i n g l e c o n d u c t o r风攻角为0ʎ条件下不同分裂导线在分裂间距为400㊁450㊁500mm时的阻力系数如图6所示㊂由图6可知,低风压导线的阻力系数C d受雷诺数效应(风速)影响比较明显㊂当风速为10~30m/s时,低风压导线由于表面有明显的粗糙度,其表面边界分离提前由层流分离变为湍流,然后再附在导线表面形成分离泡,最后形成湍流分离,即提前进入了临界区,在此范围内阻力系数C d随风速增大而迅速减小;当高于此临界风速时,风压阻力系数C d趋于稳定㊂881Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第1期郭向华,等:基于数值模拟与风洞试验的多分裂导线阻力系数干扰效应2.52.01.51.00.50.040302010风速/（m/s ）阻力系数2.52.01.51.00.50.040302010风速/（m/s ）（a ）间距400mm（b ）间距450mm2.52.01.51.00.50.040302010风速/（m/s ）（c ）间距500mm单分裂双分裂四分裂单分裂双分裂四分裂单分裂双分裂四分裂阻力系数阻力系数图6㊀不同分裂间距导线阻力系数随风速变化曲线F i gu r e 6㊀V a r i a t i o n c u r v e o f d r a g c o e f f i c i e n tw i t hw i n d s p e e d f o r c o n d u c t o r sw i t hd i f f e r e n t b u n d l e s p a c i n g2㊀风洞试验研究导线风洞试验在长沙理工大学大学风工程与风环境研究中心高速试验段进行,该高速试验段截面尺寸为4.0mˑ3.0mˑ21.0m ,转盘直径3.0m ,风速1.0~45.0m /s 连续可调㊂2.1㊀模型制作与安装导线模型由内部直径12mm 的钢筋和外包铝绞线组成,模型外形与导线原型保持一致,模型具有足够的刚度,导线模型长度为90c m ,端部另有2c m 长度的螺杆,用于固定于底座上,如图7所示㊂底座固定在测力天平上,试验测试时,通过转动转盘模拟不同风攻角工况㊂（a ）单分裂（b ）双分裂（c ）四分裂图7㊀分裂导线模型安装F i gu r e 7㊀I n s t a l l a t i o nd i a g r a mo f b u n d l e d c o n d u c t o rm o d e l 2.2㊀数据分析与输电线路杆塔设计技术规定[15]一致,输电线的风阻力可以按照下式计算:F d =12ρU 2A n C d(2)式中㊀A n 为有效迎风投影面积㊂由式(2)可以得到导线阻力系数为C d =2F dρU 2A n (3)F d 可以通过测力天平数据得到,有效迎风面积为A n =D ㊃L(4)式中㊀D 为单根导线模型的直径;L 为导线模型的有效长度㊂2.3㊀试验工况本文开展了均匀流场下不同分裂导线在不同风速(10㊁20㊁30㊁37m /s )㊁不同分裂间距(400㊁450㊁981Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年1月500mm)㊁不同风攻角工况下风洞试验研究㊂风攻角定义如图3所示,气流方向不变(由左至右),利用风洞转盘调整分裂导线相对于来流方向的风攻角㊂各分裂导线的起始风攻角为0ʎ,两分裂导线按每6ʎ偏转一次,四分裂导线按每7.5ʎ偏转一次㊂3㊀结果分析3.1㊀阻力系数本文给出了0ʎ风向下㊁分裂间距为400mm的试验结果,如表2所示㊂便于对比分析,表2同时给出了相同条件下数值模拟结果㊂由表2可知,数值模拟与试验结果吻合良好,偏差在5%以内,从而验证了数值模拟结果的可靠性㊂表2㊀导线阻力系数T a b l e2㊀D r a g c o e f f i c i e n t s o f b u n d l e d c o n d u c t o r s导线类型风速/(m/s)阻力系数C d数值模拟风洞试验偏差/%单分裂100.880.924.35 200.820.853.53 300.780.824.88 370.760.782.56双分裂101.371.423.52 201.331.330.00 301.321.341.49 371.321.320.00四分裂102.182.221.80 201.921.89-1.59 301.861.912.62 371.851.871.073.2㊀风攻角对阻力系数的影响由风洞试验得到的两分裂和四分裂导线在不同风攻角㊁不同风速㊁不同分裂间距下的整体平均阻力系数如图8㊁9所示㊂由图8㊁9可知,双分裂导线的阻力系数随着风攻角的增加而增大,在18ʎ~24ʎ出现一个峰值,之后风攻角的增加对导线的阻力系数基本无影响;四分裂导线阻力系数随风偏角的增加呈现先增大后减小的趋势,在22.5ʎ~30ʎ出现一个峰值,主要原因是分裂导线的迎风投影面积随风攻角的变化而发生改变,从而导致导线所受风荷载改变㊂分裂导线阻力系数随风攻角的变化情况反映了串列和并列双圆柱绕流现象,即前后导线随着纵向和横向间距的改变导致上游导线漩涡脱落对下游导线影响程度的变化,从而导致整体风阻力的改变㊂风压阻力系数会在某个迎风角度下出现最大值,则此风攻角对建立导线风荷载模型是不利的㊂在输电线路抗风设计时,应选择合适的迎风角度进行输电塔线体系的抗风安全性与经济性设计[16]㊂（a）分裂间距400mm（b）分裂间距450mm（c）分裂间距500mm2.01.61.20.80.40.0362412风攻角/（°）10m/s20m/s30m/s37m/s301860.20.61.01.81.42.01.61.20.80.40.0362412风攻角/（°）10m/s20m/s30m/s37m/s301860.20.61.01.81.42.01.61.20.80.40.0362412风攻角/（°）10m/s20m/s30m/s37m/s301860.20.61.01.81.4阻力系数阻力系数阻力系数图8㊀两分裂导线阻力系数变化曲线F i g u r e8㊀V a r i a t i o n c u r v e o f d r a g c o e f f i c i e n t o f2-b u n d l e d c o n d u c t o r091Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第1期郭向华,等:基于数值模拟与风洞试验的多分裂导线阻力系数干扰效应（a ）分裂间距400mm（b ）分裂间距450mm（c ）分裂间距500mm3.01.81.40.630.00.0风攻角/（°）10m/s 20m/s 30m/s 37m/s7.51.02.62.222.515.03.01.81.40.630.00.0风攻角/（°）10m/s 20m/s 30m/s 37m/s7.51.02.62.222.515.03.01.81.40.630.00.0风攻角/（°）10m/s 20m/s 30m/s 37m/s7.51.02.62.222.515.0阻力系数阻力系数阻力系数图9㊀四分裂导线阻力系数变化曲线F i gu r e 9㊀V a r i a t i o n c u r v e o f d r a g c o e f f i c i e n t o f 4-b u n d l e d c o n d u c t o r3.3㊀屏蔽效应研究对于多分裂导线,各导线间存在干扰现象使得其整体阻力系数减小,这种由于导线间的相互干扰引起的阻力系数降低的效应定义为干扰效应㊂本文以多分裂导线阻力系数㊁单根导线阻力系数与分裂数乘积的比值,即干扰效应系数来表征干扰效应的影响程度㊂干扰效应系数一般小于1,越接近1说明干扰效应越不明显㊂干扰效应系数[17]为C s =C d nn C d(4)式中㊀C d n 为多分裂导线阻力系数;n 为分裂根数;C d 为单根导线阻力系数㊂两分裂㊁四分裂导线的干扰效应系数在不同风速下随分裂间距与迎风角度的变化情况如图10㊁11所示㊂由图10㊁11可知,多分裂导线的阻力系数与迎风角度及分裂间距有关,两分裂和四分裂的干扰效应系数最小值分别为0.76㊁0.55,多分裂导线有利于降低导线风荷载㊂1086420-2-4-6-81.21.11.00.90.80.737203010363024181260风速/（m/s ）风向角/（°）干扰效应系数图10㊀干扰效应系数随分裂间距与迎风角度的变化F i gu r e 10㊀T h e i n t e r f e r e n c e c o e f f i c i e n t v a r i a t i o nw i t hb u n d l e s p a c i n g a n dw i n da t t a c ka n gl e 1086420-2-4-6-81.00.80.60.40.237203010363024181260风速/（m /s ）风向角/（°）干扰效应系数图11㊀干扰效应系数随分裂间距与迎风角度的变化F i gu r e 11㊀T h e i n t e r f e r e n c e c o e f f i c i e n t v a r i a t i o nw i t h b u n d l e s p a c i n g a n dw i n da t t a c ka n gl e 4㊀结语本文基于J L 3X /L H A 1(D F Y )-210/220型低风压导线,采用数值模拟和风洞试验分别研究了导线在不同分裂数㊁分裂间距㊁不同风速㊁不同风攻角条件阻力系数,得出以下结论㊂1)随着风速的提高,雷诺数也随之增大,阻力系数呈现降低趋势,当风速达到约30m /s 时,雷诺数达到临界值,阻力系数出现一个最小值,风速再增加则趋于稳定㊂2)不同分裂数导线的整体阻力系数数值模拟和风洞试验结果吻合较好,偏差均在5%以内,从而验证了数值模拟的精度㊂3)迎风角度对多分裂导线阻力系数的影响较大,在某种风偏角度下会增大风阻系数,二分裂导线在风攻角为18ʎ~24ʎ出现峰值,四分裂导线在风攻角为22.5ʎ~30ʎ出现峰值,设计中需要考虑这种极端工况以确保设计安全㊂4)多分裂导线之间存在明显的干扰效应,随着分裂数的增加,平均阻力系数可降低20%以上㊂在输电线路的设计与制作过程中,可以通过风洞试验191Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年1月或乘以一个折减系数来求得分裂导线的平均阻力系数,使其更加经济合理㊂参考文献:[1]李涛,王谦,吴登国,等.台风风场下的1000k V输电塔风洞试验与风振响应分析[J].电力科学与技术学报, 2021,36(2):76-82.L IT a o,W A N G Q i a n,WUD e n g g u o,e t a l.W i n d t u n n e l t e s t a n dw i n d i n d u c e d r e s p o n s e a n a l y s i s o f1000k Vt r a n s m i s-s i o n l i n e u n d e r t y p h o o nw i n df i e l d s[J].J o u r n a l o fE l e c t r i c P o w e r S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,2021,36(2):76-82. [2]李清,马伦,解健,等.大档距多分裂输电导线扭转刚度计算分析[J].高压电器,2020,56(2):158-162.L IQ i n g,M A L u n,X I EJ i a n,e t a l.C a l c u l a t i o na n da n a l y s i s o n t o r s i o n a l s t i f f n e s so f l a r g e-s p a n m u l t i-c o n d u c t o rb u n d l e [J].H i g hV o l t a g eA p p a r a t u s,2020,56(2):158-162. 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高雷诺数下串列圆柱尾流致涡激振动的机理研究

高雷诺数下串列圆柱尾流致涡激振动的机理研究作者：杜晓庆施春林孙雅慧来源：《振动工程学报》2018年第04期摘要：多圆柱之间的气动干扰常导致结构发生尾流激振。

为进一步澄清双圆柱之间的气动干扰机理，采用大涡模拟（LES）方法，在高雷诺数下（Re=1.4×105）研究了串列双圆柱（圆心间距为1.5～4倍直径）的表面风压分布、气动力系数和Strouhal数等气动性能与流场流态之间的内在关系，研究了上、下游圆柱气动力之间的相关性，从平均和瞬态流场角度讨论了气动干扰效应的流场作用机制，建立了下游圆柱的激励力模型并对尾流致涡激振动进行了算例分析。

研究结果表明：数值模拟得到的气动性能和流场流态与试验结果吻合较好，说明在高雷诺数下大涡模拟方法能准确模拟双圆柱气动干扰现象；随着间距的增大，串列圆柱依次呈现单一钝体、剪切层再附和双涡脱等三种干扰流态；上、下游圆柱气动力之间的相关性会随着流态的不同出现较大波动，双涡脱流态时的升力相关性最强；单一钝体流态时，两个圆柱间隙中的回流会导致下游圆柱受到负阻力的作用；双涡脱流态时，下游圆柱的脉动升力远大于其他两种流态，也明显大于单圆柱，因而下游圆柱发生尾流致涡激振动的可能性最大。

关键词：尾流致涡激振动；串列圆柱；大涡模拟；高雷诺数；流场机理中图分类号：TH311.3；TU352.1文献标志码： A文章编号： 1004-4523（2018）04-0688-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2018.04.017引言多圆柱结构在工程中有广泛应用，如缆索承重桥并列索、多分裂导线、烟囱群和冷却塔群等。

多圆柱结构之间的气动干扰会引起结构发生风致振动[1]，特别是处在下游的圆柱会发生多种形式的尾流激振，如尾流致涡激振动、尾流驰振和尾流致颤振[2-3]。

双圆柱结构作为最简单的多圆柱类型，其气动性能和干扰效应得到了较为广泛的研究[4-6]。

但由于双圆柱结构的干扰情况复杂，影响因素众多，其气动干扰效应的流场机理尚未被澄清。

电磁力对双分裂导线舞动的影响

电磁力对双分裂导线舞动的影响周林抒;严波;赵洋;张亮【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(000)004【摘要】基于一种计算导线间电磁力的数值方法，利用 ABAQUS 软件的用户自定义子程序 UEL，编写计算子导线间电磁力的单元，实现考虑电磁力的双分裂导线舞动数值模拟方法。

利用算例验证了方法和程序的正确性，进而对不同档距覆冰双分裂导线在不同电流强度下的舞动过程进行数值模拟，分析电磁力对线路舞动特征的影响。

结果表明，档距较小时电磁力对线路舞动影响很小；档距较大时，电磁力对舞动的影响明显，甚至可能造成两子导线的碰撞。

因而，在研究较大档距线路舞动时，有必要考虑电磁力的影响。

【总页数】7页(P141-147)【作者】周林抒;严波;赵洋;张亮【作者单位】重庆大学航空航天学院，重庆 400044;重庆大学航空航天学院，重庆 400044; 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044;重庆大学航空航天学院，重庆 400044;重庆大学航空航天学院，重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TM753;O39【相关文献】1.湍流度对覆冰八分裂导线舞动的影响分析 [J], 徐倩;蔡萌琦;周林抒;严波;王清远2.考虑导线偏心覆冰对四分裂导线舞动的影响 [J], 伍川; 叶中飞; 严波; 杨晓辉; 张博; 吕中宾3.考虑电磁力影响的四分裂导线舞动 [J], 蔡萌琦; 周林抒; 杨晓辉; 伍川; 刘小会4.两种离散方法对覆冰四分裂导线舞动特征的影响 [J], 闵光云;刘小会;孙测世;蔡萌琦5.气动力和电磁力耦合作用下的双分裂导线粘连振荡特性分析 [J], 许智清;李楚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

分裂输电导线风雨致振机理及分析模型

分裂输电导线风雨致振机理及分析模型周超;李力;刘衍平【摘要】在特定风雨条件下,分裂输电导线会发生剧烈的风雨致振现象,这种振动会造成子导线间碰撞、鞭击、断线及倒塔等事故.为揭示分裂输电导线风雨振动机理,对含雨线的二分裂输电导线尾流场气动力特性进行CFD数值计算,获取背风子导线气动力系数随雨线位置变化曲线;建立背风子导线风雨致振理论分析模型,将CFD计算所得气动力系数曲线代入该模型并应用有限单元法和中心差分法进行数值求解,详细分析了雨线位置角对动力背风子导线振动特性的影响.研究表明,上雨线振荡是诱发背风子导线风雨致振的主要诱因,其振动特性明显区别于分裂输电导线的尾流驰振.%Under some rain-wind conditions, severe vibration may occur for bundled conductors. This type vibration can potentially lead to fatigue fractures of conductors and fatigue failures of spacers, and threaten the safety and serviceability of high-voltage transmission lines. In order to reveal the mechanism of the rain-wind induced vibration for the bundled conductors, a series of 2-dimensional CFD models of twin bundled conductors with rivulets are computed and the curves of aerodynamic coefficients vs. the positions of the upper rivulet are obtained. The effect of the leeward conductor aerodynamic shielding caused by the forward conductor and the aerodynamic characteristics caused by the upper rivulet are analyzed. Correspondingly, a 2-dimensional 3-DOF analytical model of the leeward conductor is established for the rain-wind induced vibration analysis. By contrast with wake-induced vibration of leeward conductors, effect of the upper rivulet' s motion on vibration amplitude is studiedbased on finite element method and Newmark method. The results indicate that the upper rivulet's motion is the main reason for the rain-induced vibration, and the vibration characteristic is obviously different from the wake-induced vibration.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】5页(P49-52,182)【关键词】振动与波;分裂输电导线;风雨致振;雨线;有限元【作者】周超;李力;刘衍平【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;北京送变电公司,北京 102401;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TH212;TM751随着我国电力输送容量的快速增长，选择多分裂、大容量、远距离的特高压输电线路尤显必要。

特高压八分裂导线尾流驰振研究

特高压八分裂导线尾流驰振研究严波;蔡萌琦;何小宝;周林抒【摘要】由于多分裂导线的子导线排列密集，尾流引起的驰振问题可能会严重危害输电系统的安全运行。

为研究特高压八分裂导线的尾流驰振特征，通过风洞试验测量了八分裂导线各子导线的气动力系数随风攻角的变化情况，可以看出：由于子导线之间尾流的干扰，八根子导线的气动力系数存在较明显差异，尤其是当子导线处于上风子导线的尾流区时，作用于其上的阻力会明显下降；同时，利用ABAQUS 有限元软件模拟研究了档距分别为308 m和405 m 的两条八分裂孤立档线路的尾流驰振过程，基于该数值模拟结果，可以分析得到：八分裂导线尾流驰振存在一个临界风速，当风速小于临界风速时，没有发生尾流驰振现象；当线路发生尾流驰振时，子导线的运动轨迹近似为椭圆；在相同风速下，大档距线路的尾流驰振幅值大于小档距线路。

%Wake-induced galloping is a high risk for a safe operation of electrical transmission system due to dense arrangement of sub-conductors in multi-bundle conductors.To investigate the wake-induced galloping characteristics of eight bundle conductors with extra-high voltage,the variation of aerodynamic forces of each sub-conductor in the eight bundle conductors changing with angle of attack was tested by wind tunnel tests.Because of the wake interaction within sub-conductors,a relatively distinguishable difference can be observed among the aerodynamic forces of the eight conductors.Especially,when a leeward sub-conductor is in the wake of windward sub-conductor,the drag exerted on the leeward conductor significantly drops.The wake-induced galloping of eight bundle conductors with two span-lengths 308 m and 405 m wasnumerically simulated by the ABAQUS software.Based on the simulation results,a critical wind speed has been found for the wake-induced galloping.The galloping will not take place when the wind speed is lower than the critical speed.The motion orbit of the sub-conductor is elliptical with wake-induced galloping.Given the same wind speed,the amplitude of the galloping with long span-length is greater than that with short span-length.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2016(034)005【总页数】7页(P680-686)【关键词】八分裂导线;空气动力特性;尾流驰振;数值模拟【作者】严波;蔡萌琦;何小宝;周林抒【作者单位】重庆大学航空航天学院，重庆 400044; 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学航空航天学院，重庆400044;重庆大学航空航天学院，重庆 400044;重庆大学航空航天学院，重庆400044【正文语种】中文【中图分类】V211.3特高压输电线路是我国电网的大动脉，其一般采用八分裂或六分裂导线。

分裂导线尾流诱发振荡数值模拟研究

分裂导线尾流诱发振荡数值模拟研究风场中分裂导线的背风侧子导线位于迎风侧子导线的尾流驰振区时,可能会发生气动失稳,从而导致尾流诱发振荡。

分裂导线发生尾流诱发振荡时持续的时间较长,容易导致线夹、相内间隔棒等金具的破坏,严重时会引起子导线之间的碰撞,对电网的安全运行造成极大威胁。

因此,研究分裂导线的尾流诱发振荡具有重要理论意义和实用价值。

本论文首先以四分裂导线为对象,利用FLUENT软件数值模拟子导线间距固定时的绕流场,得到各子导线的气动系数随风攻角的变化规律,并与风洞试验结果进行比较,验证了数值模拟方法的有效性。

尾流中子导线的气动特性随其在尾流区中的位置发生变化,是研究分裂导线尾流诱发振荡的重要基础。

以双分裂导线为研究对象,利用FLUENT软件模拟其绕流场,计算两根子导线的空气动力系数,得到背风侧子导线的气动系数随两根子导线相对间距的变化规律,为双分裂导线尾流诱发振荡数值模拟提供相应的气动系数。

基于ABAQUS软件,给出数值模拟双分裂导线尾流诱发振荡的方法。

通过建立双分裂线路的有限元模型,计算得到线路的动力特性,分析了其次档距局部模态和固有频率。

模拟研究典型线路在间隔棒等间距和非等间距两种排布方式下的尾流诱发振荡过程,得到尾流诱发振荡过程中次档距的振动形态、频率和振动幅值等。

模拟得到的导线运动轨迹近似为水平椭圆,两子导线的位移相位差接近180°,与现场观察结果一致。

此外,还分析比较了间隔棒等间距和非等间距两种排布方式下分裂导线的尾流诱发振荡特征,为双分裂导线相内间隔棒排布方式的研究提供了参考。

假设四分裂导线发生尾流诱发振荡过程中,两根背风侧子导线分别处于各自正对的迎风侧子导线产生的尾流区域内,认为该两根子导线的气动系数与双分裂导线背风侧子导线的相同,进而对典型线路段的尾流诱发振荡进行了模拟研究。

通过分析导线振动过程中各子导线的相对位置变化,发现两根背风侧子导线始终位于各自正对的迎风侧子导线的尾流区中,表明前述假设是合理的。

覆冰输电导线舞动现场试验及其气动力特性数值模拟研究

覆冰输电导线舞动现场试验及其气动力特性数值模拟研究输电导线的舞动是覆冰导线在风荷载持续激励作用下产生的一种低频、大幅度的自激振动。

覆冰导线的舞动危害巨大。

近年来,随着电力建设的快速发展,我国舞动灾害频发,给人民生命财产安全和国家安定造成了极大的隐患。

因此,开展覆冰导线舞动的研究刻不容缓。

目前针对输电线路舞动的研究多基于舞动机理、数值模拟、节段模型及风洞试验等方面,而在开展真型线路现场试验方面研究较少。

本文依托某真型“两塔一线”的小档距试验线路,开展输电线舞动现场试验研究,从现场实测角度分析舞动现象及其特点,以期为输电线路的舞动治理及防舞设计提供参考依据。

本文主要研究内容和结论如下:(1)小档距试验线路的动力特性分析。

建立了符合试验线路实际特点的塔线整体有限元模型,进行了试验线路塔线体系的模态分析和瞬态动力分析,了解了其动力反应特点。

分析表明:该塔线体系中耐张观测塔的刚度较大,导线发生大幅稳定的振动时,耐张观测塔的应力变化小,说明该小档距试验线路可用于开展覆冰导线的舞动特性现场测试和观测研究。

(2)小档距线路舞动现场试验研究。

进行了双分裂和八分裂导线在覆冰前后的一阶振动的现场观测,并与有限元模拟结果进行了对比。

结合现场实测结果和有限元模拟分析,研究了导线舞动的两个重要影响因素:覆冰和风攻角,结果表明:覆冰导线更容易舞动,120~o风攻角下导线舞动现象更加明显。

(3)覆冰导线气动力特性的数值模拟。

考虑不同风速、不同分裂数对覆冰导线舞动的影响,建立了D形覆冰单导线和双分裂导线模型,分别对其气动力特性进行了数值模拟。

分裂导线由于各子导线之间尾流的影响,下游子导线由于上游涡街的冲击融合效应,其气动力系数发生了不同程度的变化。

根据Den.Hartog和O.Nigol系数判定准则,给出了小档距线路中D形覆冰导线容易发生舞动的风攻角区间。

从舞动机理上对小档距试验线路上D形覆冰导线的舞动现象进行了判定。

扰流激励下垂尾抖振响应主模态控制风洞试验研究

扰流激励下垂尾抖振响应主模态控制风洞试验研究王巍;杨智春;张新平【摘要】采用压电结构的热弹比拟建模方法,进行了垂尾模型—弯模态和—扭模态响应的压电主动控制仿真.设计制作了一个垂尾气动弹性抖振模型以及两种形式的气流干扰源,用于在风洞中进行垂尾抖振实验及产生扰流对垂尾模型实施抖振激励.采用自主研发的弓形压电作动器,根据垂尾抖振响应控制的主模态控制思想,设计了垂尾模型抖振压电主动控制系统,进行了垂尾模型抖振响应压电主动控制风洞实验.结果表明,采用抖振主模态响应控制思想设计的垂尾抖振压电主动控制系统,可使垂尾模型抖振响应功率谱密度函数峰值降低50％以上.%Fin buffeting causes severe fatigue problem for modern fighter. In this paper, buffeting principal modal control ( BPMC) method was described and demonstrated for fin buffeting alleviation. Simulation work for the first bending and torsion mode response alleviation of a fin model using two arching PZT actuator ( APA) was implemented. A piezoelectric fin buffeting control system was designed using BPMC method. A fin model, a delta wing and a blunt body were designed and made as test model and flow disturbers, experiment of the fin model buffeting active control in the disturbed flow of the delta wing and blunt body was implemented in a wind tunnel with adoption of APA. Test results indicate that the peak value of the power spectrum density function of the fin model tip buffeting displacement response causing by either of the two flow disturbers can be suppressed by more than 50%.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2012(031)016【总页数】4页(P18-21)【关键词】垂尾抖振;弓形压电作动器;压电主动振动控制;扰流激励;风洞试验【作者】王巍;杨智春;张新平【作者单位】西北工业大学航空学院结构动力学与控制研究所,西安710072;西北工业大学航空学院结构动力学与控制研究所,西安710072;中航陕西飞机工业(集团)有限公司设计院,汉中723213【正文语种】中文【中图分类】V215.3+6;TB381垂尾抖振对飞机的操纵性会产生不利影响，并对垂尾结构疲劳寿命造成显著危害，严重时可能酿成灾难性的后果［1］。

一种模拟覆冰双分裂导线舞动的数值方法

< ' 1 % & & 8 8% 0V 8 9 % , I 8 9 / . KG . 7 5 % . H 8 . : / & O I 5 8 . I 8 1 2 % . 5 . . 5 7 8 9 5 : 1 2 % . 5 . ) ) ) ! ) S' V' 1 2 5 . / 3 3 4 36 ; 3 4 3A 1 2 8 . K ,B < ) ) # < S' V' 1 2 5 . / "' O 5 I 2 , / .G & 8 I : 5 IS % T 8 -F 8 9 :U V 8 9 8 / I 2M . 9 : 5 : , : 8 3 !' O 5 I 2 , / .G & 8 I : 5 IS % T 8 M . K , 9 : % HH 5 9 9 5 % .U F 8 9 : M . 9 : 5 : , : 8 1 2 8 . K ,B < ) ) < B S' V' 1 2 5 . / ;1 3 4 . * 1 ) 0 F 2 8K . / H 5 IR / & / . I 88 , / : 5 % .% 0: 2 89 9 : 8 H5 99 8 :, 8 / . 9% 0: 2 8X / H 5 & : % .7 / 5 / : 5 % . / & ; 4 ; JR ;H 5 . I 5 & 8 9T 5 : 2: 2 8 I % . 9 : / 5 . : I % . K 5 : 5 % . 9% 0 : 2 8 I & / H % 5 . : 9% 0 9 / I 8 9 5 .: 2 8 9 , R = I % . K , I : % 9R : 2 8J 8 . / & : J J JJ J ; ; 0 , . I : 5 % .'F 2 8. , H 8 5 I / &9 5 H , & / : 5 % .0 % -3 / & & % 5 . 0: T 5 .R , . K & 8I % . K , I : % 95 9/ I 2 5 8 7 8 KT 5 : 2: 2 8: 5 H 8 J 3% 5 . : 8 / &R 8 TH / bH 8 : 2 % K/ . K: 2 8( 8 T : % . = V / 2 9 % .5 : 8 / : 5 % .9 % & , : 5 % .0 % -. % . & 5 . 8 / -8 , / : 5 % .'F 2 8 3 ;( J 4 7 / & 5 K 5 : 5 9 / % 7 8 KT 5 : 29 5 H , & / : 5 % . 0 % : 2 83 / & & % 5 . 0 2 % 5 c % . : / & / . K7 8 : 5 I / & 5 I 5 . : T 5 .R , . K & 8 I % . K , I : % ' ; J J J 3% 3 F 2 8K 5 0 0 8 8 . I 8% 0 / 8 % K . / H 5 I & % / K 9 T 2 5 I 25 9K , 8 : %: 2 8 5 H / I : 9% 0T / b 8 0 & % T% 0T 5 . K T / K9 , R = I % . K , I : % ; J % . & 8 89 , R = I % . K , I : % % .: 2 8 5 . K 5 7 5 K , / & 9 , R = I % . K , I : % 9I / .R 8I % . 9 5 K 8 8 KT 5 : 2: 2 8J % % 9 8 K/ % / I 2' M : 5 9 J J J / % 5 / : 8 0 % 0 , : 2 8 -9 : , K 5 .: 2 8 0 5 8 & K% 0R , . K & 8I % . K , I : % -3 / & & % 5 . ' J J J ; J 3 5 $ " 1 # *: T 5 .R , . K & 8I % . K , I : % -3 / & & % 5 . 8 . / & : , . I : 5 % .H 8 : 2 % K. , H 8 5 I / & 9 5 H , & / : 5 % . J 3J ;0 36 !! 输电导线的舞动是覆冰导线在风激励下产生的一种低频大幅度自激振动舞动发生时导线会产生垂直水平和扭转 ! 个方向的耦合振动且持续时间较长对高压输电线路造成极大的破坏作用自这 " ) 世纪 ! )年代发现架空输电线舞动现象以来一问题便引起了人们的广泛关注目前国际上普遍