特高壓輸電線舞動動力學及其防災虛擬仿真實驗

特高壓輸電線舞動動力學及其防災虛擬仿真實驗是華中科技大學建設的虛擬仿真實驗課程。

基本介紹

• 中文名：特高壓輸電線舞動動力學及其防災虛擬仿真實驗
• 課程負責人：王元勛
• 建設院校：華中科技大學
• 授課教師：劉小虎、王琳、朱亞新、胡鵬

課程性質

課程背景

將工程實際引入教學課堂便於學生對知識的深刻理解。本虛擬仿真實驗項目為《有限元方法》（計算力學）課程培養學生套用有限元方法解決具體工程實際案例的虛擬仿真實驗訓練項目。有限元方法是目前科學和工程中重要的數值方法，被廣泛用於工程系統、結構及各種物理場的數值計算模擬；由於其良好的通用性和有效性，受到高度重視，是力學理論和實際分析之間的紐帶，是力學等工科專業學生必須掌握的主要課程之一。課程教學需要與工程實際案例緊密結合，否則顯得空洞乏味，但我們不可能把大型實際工程搬進學校課堂教學。採用有限元方法和三維虛擬仿真技術，再現架空輸電導線舞動及其防治的真實場景，模擬導線和塔架的動力學行為和運動過程，分析導線舞動的影響因素、結構強度和穩定性；通過仿真防舞器參數的設計達到對導線舞動的抑制效果，尋求經濟實用的防災減災方案。本虛擬仿真實驗根據團隊十多年科研成果積累和大量科研數據開發，虛實結合，貼近工程實際，訓練學生利用有限元方法計算分析具體工程實際案例，同時，通過虛擬實驗展現工程力學知識在實際工程中的套用，培養學生研究性思維能力和科學探索精神，取得實用性學習效果。

教學目標

① 了解特高壓架空輸電線舞動和防舞裝置的基本力學機理；

② 學習架空輸電線舞動工程實際案例有限元建模分析方法；學習線彈性靜力學計算導線懸掛形狀的方法和覆冰導線動力學特性的流體力學數值計算過程和方法；

③ 模擬導線舞動過程，測量導線舞動幅值和頻率，學習分析塔架構件應力和特徵節點運動時間歷程曲線，並對模擬結果進行驗證；分析結構強度和穩定性，體會工程實際問題分析方法和技能；

④ 對防舞器進行參數設計，仿真防舞器對舞動的抑制效果，分析主要參數對防舞效果的影響規律，並對災害進行評定，培養學生工程分析能力和素養。

⑤ 通過本虛擬仿真實驗項目練習，使學生了解工程力學基本知識在分析大型複雜工程實際問題的具體套用和方法，培養學生計算分析複雜工程實際問題的能力、研究性創新思維能力和科學探索精神。