架空线路的舞动分析和扰流防舞器的研究

论文摘要

覆冰导线发生舞动时会对输电线路造成损坏并给电力设施造成严重灾害。因此,对于覆冰导线舞动的研究具有极其重要的工程价值。本文首先简述了影响导线舞动的主要因素,覆冰导线的舞动机理以及导线舞动的激发模式;然后给出了覆冰导线的气动载荷的统一格式及其影响参数;接着运用虚功原理推导出了以T.L列式为基础的一种适用于舞动研究的具有转动自由度的三节点空间索单元的具体表达式,指出了其单元切线刚度矩阵的组成及意义,然后根据输电线的特点,建立了输电线舞动有限元运动方程。在对非线性运动方程的求解时,本文简单介绍了各种求解方法的特点,并分析了振型叠加法的使用。然后针对某个输电线路的实际算例采用本文推导的索单元刚度矩阵,借助振型叠加法对运动方程进行理论计算,给出了静力响应、模态分析和动力响应以及不同工况下的参数影响,并在Ansys中进行了仿真分析,给出了结果的比较。在防舞技术方面,通过对扰流防舞器的防舞机理的理论研究,建立了加载扰流线的导线覆冰后空气动力学特性的计算模型,并在应用软件Fluent中进行了覆冰导线横截面的气动仿真,然后对加载扰流线的线路进行理论计算,得出扰流防舞器具有良好防舞效果的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外舞动研究现状和现阶段的问题
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 架空线舞动的基本理论
• 2.1 舞动的主要影响因素
• 2.2 舞动机理及相应激发模式
• 2.2.1 Den.Hartog 垂直舞动机理
• 2.2.2 O.Nigol 扭转舞动机理
• 2.2.3 其他舞动机理
• 2.3 防舞技术简述
• 2.4 本章小结
• 第三章 架空线舞动运动方程的建立和分析
• 3.1 空气动力特性
• 3.2 架空线舞动的有限元模型
• 3.2.1 三节点输电线索单元
• 3.2.3 输电线舞动有限元模型建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 架空输电导线舞动方程求解及仿真分析
• 4.1 输电导线舞动方程求解分析
• 4.1.1 初形问题的解析法
• 4.1.2 非线性方程的静力响应
• 4.1.3 非线性运动方程的求解
• 4.2 索单元计算可靠性的验证
• 4.3 实际算例的理论验算
• 4.3.1 实际算例的选取及介绍
• 4.3.2 实际算例的理论计算
• 4.4 Ansys 中的建模仿真分析
• 4.5 理论计算结果与Ansys 结果的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 扰流防舞器的基本原理和参数分析
• 5.1 扰流防舞器的基本原理
• 5.2 扰流防舞器的主要影响参数
• 5.3 加载扰流线后的气动特性
• 5.4 输电导线气动特性仿真分析
• 5.5 加载扰流线后的线路舞动分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要