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覆冰架空导线振动数值仿真分析及实验研究 摘要 在架空输电线路中,覆冰架空导线振动会影响线路的安全可靠性,因此对其进行数值仿真和实验研究具有重要意义。本文结合国内外研究现状,针对覆冰架空导线振动相关问题进行了系统的分析和研究。首先,介绍了覆冰架空导线的原理和特性,然后给出了数值仿真的基本流程和方法,并分析了数值仿真结果及其影响因素。接着,利用风洞实验对覆冰架空导线振动进行了验证,分析了实验结果与数值仿真结果的一致性。最后,总结了研究结果,并提出了未来的研究方向。 关键词:覆冰架空导线;振动;数值仿真;实验研究 Abstract Vibrationoficedoverheadtransmissionlinescanaffectthesafetyandreliabilityofthetransmissionlines.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutnumericalsimulationandexperimentalresearchonicedoverheadtransmissionlinesvibration.Basedonthedomesticandforeignresearchstatus,thispapersystematicallyanalyzesandstudiestherelatedissuesoficedoverheadtransmissionlinesvibration.Firstly,theprincipleandcharacteristicsoficedoverheadtransmissionlinesareintroduced.Secondly,thebasicprocessandmethodofnumericalsimulationaregiven,andthenumericalsimulationresultsandtheirinfluencingfactorsareanalyzed.Thirdly,windtunnelexperimentsareconductedtoverifythevibrationoficedoverheadtransmissionlines,andtheconsistencybetweenexperimentalresultsandnumericalsimulationresultsisanalyzed.Finally,theresearchresultsaresummarized,andthefutureresearchdirectionisproposed. Keywords:icedoverheadtransmissionlines;vibration;numericalsimulation;experimentalresearch 1.引言 架空输电线路的安全可靠性一直是电力系统运行的重要问题。而覆冰导线振动问题是架空输电线路中的一种普遍问题,会导致导线强度下降、金属腐蚀等问题。因此,研究覆冰导线振动问题具有重要意义。本文从理论和实验两个方面,对覆冰架空导线振动进行了研究。其中理论部分采用数值仿真方法,实验部分利用风洞实验验证仿真结果。 2.覆冰架空导线的原理和特性 2.1覆冰架空导线的原理 在电力系统中,为了提高输电效率和减少输电线路对环境的影响,通常采用架空导线来进行输电。架空导线分为裸导线和覆冰导线两种。覆冰导线主要是指在导线表面覆盖一层冰,并在冰层上增加一层抗氧化层,以提高导线的防腐蚀和防结冰性能。 2.2覆冰架空导线的特性 覆冰架空导线在输电过程中存在一定的振动情况。导线振动可分为自由振动和强迫振动两种情况。其中自由振动是由于外界环境因素(如风、地震等)造成的导线振动,强迫振动是由于导线本身的内部特性(如张力、自重负荷等)所产生的振动。覆冰架空导线振动会对导线强度造成影响,降低导线的安全可靠性。 3.覆冰架空导线振动的数值仿真 3.1数值仿真基本流程和方法 数值仿真是研究覆冰架空导线振动的一种方法。数值仿真通常包括几个步骤:建立模型、选择求解方法、设置计算参数、得出仿真结果。其中,建立模型是数值仿真的基础,模型的实用性和准确度对仿真结果有重要影响。求解方法可分为有限元法、CFD(计算流体力学)法、CFD-FEA联合仿真法等几种。在数值仿真过程中,还需要注意各种因素(如风速、导线形状、覆冰厚度等)对仿真结果的影响。 3.2数值仿真结果及其影响因素 通过数值仿真,可以得到覆冰架空导线振动的形态和振幅大小。其中,振幅大小与导线形状、冰层厚度、悬挂间距、风速等因素密切相关。例如,导线形状越复杂则其振动频率越高,冰层厚度越大则振动幅值越大,悬挂间距越小则其振动频率越高。 4.覆冰架空导线振动的实验研究 4.1风洞实验的