[发明专利]输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法

说明书

本发明公开了一种输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，按照以下步骤进行：根据实际输电线路搭建模拟缩尺脱冰输电线路物理模型和实际输电线路软件模型；建立缩尺输电线路软件模型；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；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并进行验证。有益效果，利用该气动阻尼参数，可进行输电线路脱冰振动的数值模拟计算，使输电线脱冰振动数值模拟计算的结果更加精确。

技术领域

本发明涉及到高压输电技术领域，具体地说，是一种输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法。

背景技术

我国幅员辽阔、气象条件复杂，输电线路在覆冰和脱冰的情况下发生破坏或者直接倒塌的情况时有发生，造成了严重的社会影响和经济损失。目前对输电线路脱冰的动力特性的研究大多采用足尺模型试验，但是足尺模型试验对场地要求较高，而面对越来越多在修建之前需要理论论证的大型输电线路，采用足尺模型的方法进行试验成本太高。相较之下，缩尺气弹模型试验的应用更加广泛，可以用较小的代价完成对较复杂、大型的体系的试验，而且可以正确的反映其动力学规律。

输电线路的抖振分析一般均不考虑风荷载的动力共振分量，而仅仅是考虑风荷载的背景响应。这是由于输电线路的气动阻尼较大的原因。对于实际风荷载，输电线路的气动阻尼能达到10％以上。对于输电线路的脱冰振动现象，根据脱冰量和输电线路张力的不同，脱冰振动后输电线路的运动速度往往达10m/s以上。由于空气是静止的，结合较轻的输电线路，该运动会较大的气动阻尼。

对于悬索结构的气动阻尼的研究，其中大部分是对阻尼进行评估与识别。比如分离悬索结构阻尼中的结构阻尼与气动阻尼，还提出了一种计算气动阻尼和阻力/升力不稳定性的统一方法，并分析了此方法在悬索结构驰振中的应用性。并且在风洞试验室中，还有研究院对多种覆冰方式的覆冰导线进行了分析，把采集到的试验数据利用Hilbert变换识别了竖向舞动和扭转的气动阻尼，研究了风速、风攻角、竖扭频率比、覆冰断面、导线数量及布置形式对气动阻尼的影响。

上述针对气动阻尼的研究一般均基于风荷载下的输电线路运动气动阻尼识别和推导。而输电线路脱冰振动属于上下振动，显然，除了输电线路本身的结构阻尼外，空气阻力与输电线的运动有关，也会产生气动阻尼。相对于空气，输电线的振动速度是变化的，与振动的振幅有关。

现有输电线路脱冰振动大都限于振动方法研究，没有结合缩尺模型试验，计算输电线路脱冰振动的气动阻尼，关于输电线路脱冰振动气动阻尼计算尚无见相关文献。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种输电线脱冰振动缩尺试验气动阻尼的验证方法，利用该气动阻尼参数，可进行输电线路脱冰振动的数值模拟计算，使输电线脱冰振动数值模拟计算的结果更加精确。

为达到上述目的，本发明提供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；