扭转覆冰对架空导线气动及舞动特性的影响分析

摘要

为揭示架空导线在扭转覆冰形态下的气动及舞动特性，首先，搭建扭转覆冰试验平台，获取不同覆冰量下导线的扭转覆冰形态.其次，基于Fluent软件的用户自定义函数（user-defined functions,UDF）求解导线的运动控制方程，并利用重叠网格技术动态更新导线位置，实现覆冰导线的三自由度双向流固耦合舞动的数值模拟，通过覆冰导线节段气弹实验验证该仿真方法的合理性.再次，基于准静态假设构建了覆冰导线全风攻角气动仿真模型，分析了不同覆冰量下扭转覆冰与典型覆冰导线的气动特性差异.最后，依据经典舞动机理对扭转覆冰导线的易舞风攻角进行计算，并对比分析了扭转覆冰与典型覆冰导线的舞动特性.结果表明，随着覆冰量的增加，扭转覆冰导线的气动特性变化显著.扭转覆冰导线的舞动同时包含Den Hartog和Nigol舞动机制，其舞动幅值与覆冰量不呈线性关系.相较于典型覆冰导线，扭转覆冰导线的舞动幅值显著减小，最大降幅达68.4%.以扭转覆冰为研究对象更能准确地反映自然环境中覆冰导线的舞动特性.

关键词

扭转覆冰 / 架空导线 / 流固耦合 / 气动特性 / 舞动特性

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52467017）; 甘肃省科技计划资助项目（25JRRA174,25JRRA1075,23JRRA868）; 国铁集团系统性重大科技项目（P2024G001）