基于CFD的导线风荷载体型系数研究

摘要

架空输电线路是一种特殊的风敏感结构，导线风荷载占结构整体风荷载的较大比重，研究导线风荷载作用对架空输电线路的安全运行具有重要意义。目前国内外关于输电线路导线风荷载的研究有很多，但是缺乏体系。国内、国际现行的输电线路设计规范中关于导线风荷载的规定存在差异，对国际输电线路项目的设计及施工造成了极大的不便。体型系数、覆冰增大系数是导线风荷载计算的重要参数，且国内外关于体型系数、覆冰增大系数的规定存在差异。本文以体型系数为研究重点，把覆冰增大系数看作体型系数的调整系数，利用FLUENT流体软件，研究了导线体型系数和覆冰增大系数的取值。本文主要进行了以下工作： 第一，针对规范中体型系数选取差异的事实，选取不同直径裸导线的体型系数进行仿真分析，选择了5种不同导线直径，5种不同风速，共计25种工况，对导线的体型系数进行提取。仿真结果得到了裸导线体型系数随雷诺数变化而变化的规律。 第二，参考规范GB 50545-2010中有覆冰增大系数，本文对新月形覆冰导线和D形覆冰导线在不同风速、不同风攻角下的覆冰导线阻力系数进行了仿真计算。计算结果表明，导线的覆冰增大系数与覆冰类型、风攻角、风速大小、覆冰厚度等因素密切相关。覆冰类型和风攻角对覆冰增大系数的影响最为突出。

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第1章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2导线风荷载体型系数研究

1.2.1 导线风荷载体型系数规范研究现状

1.2.2 导线风荷载体型系数试验研究现状

1.2.3 导线风荷载体型系数仿真研究现状

1.3 本文的主要内容

第2章 数值仿真理论基础

2.1 CFD理论基础

2.1.1 计算域模型

2.1.2 边界条件

2.1.3 结构网格和非结构网格

2.2.1 雷诺实验与雷诺数

2.2.2 不同雷诺数下圆柱绕流状态

2.3 小结

第3章 裸导线模型数值仿真

3.1 导线模型参数选取

3.2 裸导线模型建立

3.3 模型可靠性验证

3.3.1 不同雷诺数圆柱绕流现象

3.3.2 不同雷诺数卡门涡街脱落频率

3.4 仿真结果及分析

3.5 小结

第4章 覆冰导线模型数值仿真

4.1 新月形覆冰导线数值仿真

4.2 D形覆冰导线数值仿真

4.3 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢