[发明专利]输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法

权利要求书

1.一种输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：根据实际输电线路覆冰荷载情况，按照设定的缩尺比例，搭建模拟缩尺脱冰输电线路物理模型，同时，建立实际输电线路软件模型Z；

步骤2：根据步骤1的模拟缩尺脱冰输电线路物理模型，建立缩尺输电线路软件模型B；

步骤3：根据步骤2中得到的缩尺输电线路软件模型B，导入缩尺输电线路上下振动的运动方程，得到缩尺输电线路振动空气阻力表达式P；

步骤4：根据步骤3得到的缩尺输电线路振动空气阻力表达式P，设定缩尺输电线路的振动位移和振动初始条件表达式D，并导入单位周期内空气阻力能耗表达式E，得到缩尺输电线路振动等效阻尼表达式F以及缩尺输电线路振动等效阻尼比表达式G；

步骤5：将步骤4得到的缩尺输电线路振动等效阻尼表达式F、缩尺输电线路振动等效阻尼比表达式G应用至所述实际输电线路软件模型Z上，对缩尺输电线路振动等效阻尼表达式F、缩尺输电线路振动等效阻尼比表达式G的可靠性进行验证；

具体按照以下步骤进行：

步骤51：采集实际输电线路等效脱冰数据，设定实际输电线路振动初始条件D1以及与该实际输电线路振动初始条件D1对应的缩尺输电线路振动初始条件D2；

步骤52：根据实际输电线路振动初始条件D1、缩尺输电线路振动等效阻尼表达式F、缩尺输电线路振动等效阻尼比表达式G得到对应的实际输电线路振动等效阻尼表达式F’、实际输电线路振动等效阻尼比表达式G’以及实际输电线路等效阻尼振动模拟曲线M1；

步骤53：根据实际输电线路振动初始条件D1、实际输电线路软件模型Z，得到实际输电线路振动模拟曲线M2；

步骤54：将实际输电线路等效阻尼振动模拟曲线M1加载至实际输电线路振动模拟曲线M2上，得到实际输电线振动脱冰曲线M；

步骤55：根据缩尺输电线路振动初始条件D2，对缩尺输电线路软件模型B进行振动试验，得到缩尺输电线路试验曲线N；

步骤56：设定最低相似度标准，将实际输电线振动脱冰曲线M和缩尺输电线路试验曲线N进行对比。

2.根据权利要求1所述的输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，其特征在于步骤3的具体内容包括：

假设将缩尺脱冰输电线路物理模型的缩尺输电线路看作为连续的质点组成，x表示缩尺输电线路上质点的横向位置，y表示缩尺输电线路上质点的竖向位移；φ(x)表示缩尺输电线路上质点的竖向振型；m(x)为单位长度缩尺输电线路质量；k(x)为缩尺输电线路线条的刚度；S为单位长度迎风面积；c(x)为缩尺输电线路上质点的横向位置x处的阻尼值；

则可得到缩尺输电线路的振动运动方程为：

其中，ρ为空气密度，C_d为阻力系数，S为输电线路的单位长度迎风面积，为质点的运动速度；为质点运动的加速度；

则缩尺输电线路振动空气阻力表达式P为：

3.根据权利要求2所述的输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，其特征在于步骤4的具体内容为：

设定缩尺输电线路的振动位移和振动初始条件表达式D为：

y＝Asin(ωt-α)

其中A为最大振幅，ω为振动圆频率，α为相位差；

单位周期内空气阻力能耗表达式E为：

结合缩尺输电线路的振动位移和振动初始条件表达式D和单位周期内空气阻力能耗表达式E，

可得到空气阻力的周期耗能表达式：

W_d＝-πωA²∫φ(x)c(x)φ(x)dx；

即：

求得缩尺输电线路脱冰振动等效阻尼表达式c_eq：

缩尺输电线路脱冰振动等效模态阻尼比表达式ξ_n：

其中，φ_n(x)为输电线路上质点的竖向n阶振型。

4.根据权利要求1或2或3所述的输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，其特征在于：所述实际输电线路软件模型Z、缩尺输电线路软件模型B均为有限元模型。