新月形覆冰导线静气动力特性的无网格数值模拟研究.docxVIP

新月形覆冰单导线静气动力特性的无网格数值模拟研究

符玉珊1，钱进*2，张涛2，王明慧2，赖宇阳3

（1.贵州电力职业技术学院，贵州贵阳551417

2.贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025

3.北京树优信息技术有限公司，北京100006）

摘要：覆冰导线在风激励下的气动力系数及其随风速攻角的变化规律是导线舞动的关键因素。论文采用基

于LBM方法的无网格数值模拟软件Xflow对新月型覆冰单导线的静气动力特性进行研究，特定风速和冰厚

条件下的数值模拟结果与文献风洞试验数据的高度吻合，验证了该方法的可靠性和准确性。进而开展的变

风速和变冰厚条件下的导线气动力特性系数随攻角变化的规律，也与风洞试验结果呈现出一致的趋势。论

文的研究表明，利用Xflow对覆冰导线气动力特性进行研究，不需要对覆冰导线周围的空气流场划分网格，

提高了数值模拟的效率，为覆冰导线舞动机理的研究提供了新的、有效的途径。

关键词:新月形；覆冰导线；舞动；无网格；数值模拟

Meshlessnumericalsimulationofstaticaerodynamiccharacteristics

oncrescent-shapedicedsingleconductors

FUYu-shan，QIANJin*

(SchoolofElectricalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

Abstract:Aerodynamicforcecoefficientoficedconductorunderwindexcitationandits

changewithdifferentwindAngleofattackplayakeyroleinresearchingthegalloping.We

usetheXflowwhichisbasedonLBMmeshlessnumericalsimulationsoftwaretoresearchthe

staticaerodynamiccharacteristicofcrescent-shapedicedconductorswithspecificwindspeed

andicethicknesses.Theresultofnumericalsimulationcorrespondingtothewindtunneltest

toverifythereliabilityandaccuracyofthemethod.Furthermore,withthechangeofthe

attackangle,theaerodynamiccharacteristiccoefficientofthewirewithvariablewindspeed

andicethicknessisalsoconsistentwiththewindtunneltestresults.Paperstudieshave

shownthatusingXflowresearchonaerodynamiccharacteristicsicewires,wedon’tneedto

mesharoundthewiremesh.Notonlyimprovetheefficiencyofthenumericalsimulation,itgave

usanewandeffectiveway.

Keyword:Crescent-shaped；Icedconductors；Galloping；Meshless；Numericalsimulation

0引言动态气动力系数的难度较大，国内外对舞动

输电线是电能传输的主要载体，在寒冷的数值模拟大部分采用了静态气动力系数。

和高湿气候，输电线的表面会被冰层所覆盖，国外关于覆冰导线风舞的气动力特性方面

会造成输电线气动力特性相对于正常气候的研究起步较早，主要有DenHartog垂直

条件即设计条件的偏离。在一定的风攻角和舞动机理[6]和Nigol扭转舞动机理。国内最

风速情况下容易产生低频率、大振幅的自激早有关导线气动力特性试验是由华科李万

振动,即舞动。舞动容易造成线路跳闸、杆塔平等人对覆冰导线进行了风洞实验[3]。但是，

倒塌、导线折断等重大事故，对电力设施和风洞试验存在费用高,无法满足实际工程中

电力系统的运行产生严重危害[1，2]。