《山地地形輸電線路舞動機制及其控制》是依託重慶大學，由晏致濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：山地地形輸電線路舞動機制及其控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：晏致濤
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
山地地形下風場具有局部高湍流度、強風及斜風等特徵，在冬季，覆冰輸電線路容易發生大振幅、低頻的舞動。項目將根據山區地形的高湍流、高風速、斜向風下導線節段模型風洞試驗及流體力學數值模擬確定湍流及不同風偏角下覆冰輸電線的非定常氣動力模型，研究山區地形輸電線路的舞動穩定性機制。依託真型輸電塔示範線路的實測，研究山地地形中輸電塔、絕緣子及導線體系的舞動穩定性。建立考慮扭轉角大變形的分裂導線模型，研究包含輸電塔、絕緣子特性等的輸電塔-線體系耦聯振動的分叉、內共振以及極限環等特性。通過風洞試驗研究導線上的防舞裝置（失諧擺、線夾迴轉式防舞動間隔棒等）的氣動特性, 建立絕緣子、導線與防舞裝置等體系耦聯的非線性振動分析方法，分析導線抗彎剛度對輸電線舞動減振的影響；研究減振體系振動的分叉、內共振以及極限環等特性，最佳化減振效果，為即將大規模建設的特高壓線路的防舞提供理論和試驗支持。
結題摘要
根據山區地形的高湍流、高風速、斜向風下導線節段模型風洞試驗及流體力學數值模擬，建立了湍流及不同風偏角下覆冰輸電線的非定常氣動力模型，研究了山區地形覆冰輸電線路的舞動穩定性機制，提出了考慮扭轉角大變形的分裂導線曲梁模型，揭示了包含輸電塔、絕緣子特性等邊界條件的分叉、內共振以及極限環等規律，發現了導線抗彎剛度對輸電線舞動影響，討論和最佳化了減振效果，為特高壓線路的防舞提供理論支持。主要工作如下： （1）進行了高湍流下的輸電線剛性和氣動彈性模型風洞試驗，研究表明，同時考慮湍流風速時程和三分力係數影響，在湍流風場下的豎向位移與扭轉位移明顯小於均勻流風場下相應模型的位移值。 （2）推導了基於空間曲梁的6自由度覆冰單根輸電線有限元運動方程，其能考慮覆冰輸電線舞動的扭轉和平動耦聯以及抗彎剛度。分析表明，湍流下舞動的隨機性明顯增大，由於抗彎剛度的影響，曲梁單元模型的位移小於同等條件下索單元的位移。隨後利用多尺度法分別建立1:1內共振和2:1內共振下的簡化幅值方程，並進行舞動性能分析。 （3）提出了基於曲梁理論的分裂導線有限元模型和混合模型的舞動分析模型。分析表明分裂導線採用節點鉸接連線方式對輸電線舞動具有一定的控制作用。採用穩定性理論建立了輸電線起舞臨界風速的公式，分析了湍流度、相關係數以及檔距對分裂導線起舞風速及終止舞動風速的影響。討論了塔線體系彈性邊界對1:1內共振和2:1內共振舞動規律的影響。 （4）進行了斜風下的覆冰輸電線舞動試驗及分析，當風向角為±50°時，覆冰輸電線的振幅最大且起舞風速最小。風向角0°~±20°時，振幅隨風向角絕對值的增大而減小，舞動風速隨風向角絕對值的增大而增大；風向角20°~50°及風向角-20°~-50°，振幅隨風向角絕對值的增大而增大，舞動風速隨風向角絕對值的增大而減小。 （5）基於UDF，使用動格線技術對格線進行更新，實現了覆冰導線截面的流固耦合分析。結果再現了覆冰導線截面渦量圖的三個過程：舞動，舞動和渦激振動混合，渦激振動。通過對串列及錯列雙圓柱繞流模型進行非定常計算，揭示了雷諾數、間距比對串列雙圓柱繞流影響規律。 （6）推導了失諧擺的剛度矩陣、質量矩陣，對安裝失諧擺的導線進行了舞動時程分析，研究了失諧擺的防舞效果。採用穩定性理論求解輸電線防舞體系的舞動臨界風速，分析了檔距、張力、失諧擺等因素對舞動臨界風速的影響。
