一种基于非定常方法的双分裂背风子导线气动荷载仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非定常方法的双分裂背风子导线气动荷载仿真方法，先将背风子导线的运动微分方程进行等效处理，将其中的气动力项近似为阻尼力和弹性恢复力；再设定背风子导线的顺风向荷载F

A method of aerodynamic load simulation of double split leeward sub conductor based on unsteady method

【技术实现步骤摘要】
一种基于非定常方法的双分裂背风子导线气动荷载仿真方法
本专利技术涉及输电线尾流驰研究，具体涉及一种双分裂背风子导线气动荷载仿真方法。
技术介绍
在输电线领域，尾流驰振常常被称为“次档距振荡”，一般发生于分裂导线两相邻档距之间，指的是在迎风面子导线的尾流作用下，背风侧子导线发生周期性的振动。该振动现象会造成子导线间发生碰撞和鞭击，从而对导线产生不可逆的破坏，故而吸引了大量的国内外学者对其进行研究和分析。目前关于输电线尾流驰振的研究大多采用的都是基于准定常理论的数值方法或者风洞试验方法，但考虑到基于准定常理论的适用性，实际风洞试验的费用高、足尺模型、复杂风场条件等难以实现等缺点，近年来对于风致振动的研究，越发转向于采用计算流体力学方法CFD来实现，该方法能够对实际模型进行1:1足尺模型的建立，可以考虑复杂的风场情况，能够快速准确的进行相关的计算，为结构抗风设计提供可靠的计算依据。但计算流体力学方法过程异常复杂，需要借助专业软件才能进行，不能简单直观的反应并计算尾流驰振的气动力荷载。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非定常方法的双分裂背风子导线气动荷载仿真方法，其特征在于按以下步骤进行：/n步骤1、将双分裂的迎风子导线和背风子导线视为圆柱体，并假定迎风子导线固定不动，将处于尾流中的背风子导线体系振动过程视为为双自由度的非线性运动，以顺风向为x轴，垂直于顺风向的横风向为y轴，圆柱的圆心为坐标原点，背风子导线的运动微分方程表示如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非定常方法的双分裂背风子导线气动荷载仿真方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤1、将双分裂的迎风子导线和背风子导线视为圆柱体，并假定迎风子导线固定不动，将处于尾流中的背风子导线体系振动过程视为为双自由度的非线性运动，以顺风向为x轴，垂直于顺风向的横风向为y轴，圆柱的圆心为坐标原点，背风子导线的运动微分方程表示如下：



假设其等效的线性系统的振动运动方程为：



上式中：
Mx、My分别为背风子导线顺风向和横风向的质量系数；
Cx、Cy分别为背风子导线顺风向和横风向的阻尼系数；
Kx、Ky分别为背风子导线顺风向和横风向的刚度系数；
Cex、Cey分别为背风子导线顺风向和横风向的等效线性阻尼系数；
Kex、Key分别为背风子导线顺风向和横风向的等效线性刚度系数；
x、分别为背风子导线在顺风向相对原点的位移、速度、加速度；
y、分别为背风子导线在横风向相对原点的位移、速度、加速度；
对于若非线性系统，其自激振动接近于简写振动，因此其振动响应可以假设为：



其中：
A1、A2为幅值；
α1、β1为相位角；

为转角；
ω为频率；
t为时间；



步骤2、将公式1等式右边的气动力项和近似为阻尼力，为了保证非线性公式1等效于线性公式3，即一个周期内阻尼消耗的能量相同，有：



将公式3带入公式4，得：



并将其简化后得公式5，



其中，驰振时的非线性自激力所产生的气动阻尼系数Csex、Csey为：



步骤3、再将公式1等式右边的气动力项和近似为弹性恢复力，为了保证公式1等效于公式2，即一个周期内弹性恢复力所做的虚功相同，有：



令t1＝t-T/4，则有dt1＝dt，故有：



将公式8带入公式7得：

并将其简化后得公式9：



其中，驰振时的非线性自激力所产生的气动刚度系数Ksex、Ksey为：



步骤4、按以下公式设定背风子导线的顺风向荷载FD和横风向荷载FL的计算模型：



其中，a10、a01、a20、a11、a02、a30、a21、a12、a03、a40、a31、a22、a13、a04、a50、a...

【专利技术属性】
技术研发人员：游溢，何成，晏致涛，张陵，马勤勇，高荣刚，赵建平，王欣欣，刘阳，崔晓东，张龙，董新胜，庄文兵，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，重庆大学，重庆科技学院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65