CN116933602A - 输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法及系统，涉及输电塔线技术领域。包括建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；对覆冰导线进行气动力模拟；模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；计算输电塔任一高度处的风荷载；将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。本发明同时考虑塔线耦联体系、不同覆冰截面、随机风场作用下的不同部分舞动响应，提高了有限元模拟精度。
Description
技术领域
本发明属于输电线路技术领域，尤其涉及输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
导线长时间的舞动会对输电线路的安全可靠运行造成很大的威胁，轻者会发生闪络、跳闸，重者发生金具或者绝缘子损坏，导线断股、断线，杆塔螺栓松动脱落，甚至倒塔，造成重大的电网事故。针对输电塔线体系的舞动响应，目前主要有试验研究与数值模拟研究两种方法，其中数值模拟研究具有准确度高、速度快、适用范围广和成本低等优点，是研究该类问题时优先选择的方法。
但当前常用的数值模拟软件中并没有能够真实模拟覆冰导线的单元，在进行舞动模拟时大都需要开发新的索单元，耗时耗力；其次，现有的研究大都只考虑导线的舞动响应，并没有将输电塔考虑在内，进而无法准确的分析舞动对杆塔结构的影响。
此外，现有的舞动数值模拟方法，在进行舞动数值模拟时，大都使用平均风代替脉动风，未考虑随机风场的变化对舞动的影响，且并没有形成体系化的模拟方法。
综上所述，现有的舞动模拟技术，还不能够满足人们对输电塔线耦联体系舞动响应的模拟要求。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法及系统，可同时考虑塔线耦联体系、不同覆冰截面、随机风场作用下的不同部分的舞动响应，同时实现了气动荷载与舞动过程中风攻角的快速施加，提高了有限元模拟的精度，更加贴近实际的舞动情况，为塔线耦联体系舞动响应研究提供支撑。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
本发明第一方面提供了输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法。
输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，包括以下步骤：
步骤一：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
步骤二：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
步骤三：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
步骤四：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
步骤五：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
步骤六：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
优选的，所述步骤一具体包括：
确定输电塔、输电导线和绝缘子串的单元类型，获取输电线路中的角钢参数、导线参数、绝缘子参数、覆冰参数以及各连接处的约束参数，完成输电塔线体系的整体初步建模；
通过直接迭代法确定输电导线和输电塔的初始状态；
通过二分法计算导线水平张力，经多次迭代，获得塔线耦联体系自重下的状态，建立自重条件下的塔线耦联体系有限元模型。
优选的，所述步骤二中，基于FLUENT软件使用SSTk-w模型对覆冰导线进行气动力模拟。
优选的，所述步骤三中，任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩计算公式为：
FL＝0.5CLρU2Al
FD＝0.5CDρU2Al
M＝0.5CMρU2ABl
其中ρ为空气密度，A为有效迎风宽度，B为分裂导线间距，l为导线有效长度，U为模拟风速，FL、FD、M分别为升力、阻力和扭矩，CL、CD、CM分别为升力系数、阻力系数和扭矩系数。
优选的，将气动荷载转换为施加到导线节点的节点力，计算公式为：
其中，为相对风速。
优选的，所述步骤五，具体为：
通过APDL命令流提取每一时间子步各个导线单元节点的转角和位移，计算导线的风攻角变化，并将该风攻角作为下一时间子步的初始风攻角，风攻角的计算公式为：
α＝θ-Δθ1-Δθ2
其中α表示下一时间步的风攻角，θ表示初始风攻角；表示导线横截面沿y方向运动对攻角的影响；/>表示导线自身转动的切向速度对攻角的影响，表示由于绕自身转动产生的相对线速度。
优选的，所述塔线耦联体系导线所用单元为BEAM188梁单元；所述角钢参数至少包括角钢面积、角钢长度、角钢厚度、角钢材料属性；所述导线参数至少包括档距、导线截面积、导线弧垂、导线平均运行张力、导线材料属性、导线比载；所述绝缘子参数至少包括绝缘子串长度、绝缘子串截面积、绝缘子串材料属性；所述各连接处的约束参数至少包括绝缘子串与输电塔连接处的结构参数、导线与绝缘子串连接处的结构参数。
本发明第二方面提供了输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟系统。
输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟系统，包括：
模型建立模块，被配置为：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
气动力系数拟合曲线模块，被配置为：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
导线的升力、阻力和扭矩计算模块，被配置为：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
风荷载计算模块，被配置为：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
更新模块，被配置为：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
舞动响应结果获取模块，被配置为：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
(1)本发明提供了一种基于ANSYS有限元软件的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，充分考虑了覆冰截面形状对覆冰导线的气动力影响，同时也充分考虑了实际情况下随机风速变化对覆冰导线气动力的影响，与现有技术中采用等效截面与平均风速模拟塔线耦联体系的舞动响应相比，考虑了舞动过程中导线自身扭转对舞动的影响，可以分析随机风场作用下覆冰导线的真实响应，从而反应整个塔线体系在舞动过程中的应力分布和变形程度，使输电塔线耦合覆冰舞动分析更加精准。
(2)本发明提供的一种基于ANSYS有限元软件的输电塔线耦联体系覆冰舞动数值模拟方法，通过FLUENT软件计算不同覆冰截面、不同风速下的气动力系数，考虑了不同攻角下的气动力系数变化，进而通过APDL命令流将其施加到塔线耦联体系，简化了气动荷载的施加，确保了数值模拟的高效性与准确性。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例一的方法流程图；
图2为塔线耦联体系有限元模型示意图；
图3为不同风攻角下导线的气动力系数时程曲线图；
图4为覆冰0.25D导线气动力系数变化曲线图；
图5为25m处随机风场风速时程图；
图6为模拟风速谱与反应谱对比图；
图7为初始风速为10m/s时塔线耦联体系跨中节点舞动水平位移时程示意图；
图8为初始风速为10m/s时塔线耦联体系跨中节点舞动垂直位移时程示意图；
图9为初始风速为10m/s时塔线耦联体系跨中节点舞动扭转时程示意图；
图10为初始风速为10m/s时塔线耦联体系跨中节点舞动轨迹图；
图11为随机风场下导线张力时程图；
图12为输电塔某杆件在舞动过程中的应力时程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
整体构思：
本发明公开了一种输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，包括以下步骤：
建立考虑导线覆冰形状的塔线耦联体系模型；建立FLUENT二维模型，获得任一时刻和任一风攻角下导线的气动力变化；通过MATLAB建立不同高度处的随机风场；通过APDL语言更新每一瞬时各个节点的气动荷载；最终求解任一关键结构处的舞动响应。
在进行塔线耦联体系覆冰舞动响应数值模拟时，通过APDL命令流简化了气动荷载的施加与更新，考虑不同覆冰形状和不同随机风场对导线舞动的影响，实现了对塔线耦联体系舞动响应的精确模拟。
实施例一
本实施例公开了输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法。
如图1所示，输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，包括以下步骤：
步骤一：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
步骤二：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
步骤三：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
步骤四：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
步骤五：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
步骤六：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
具体的，在所述步骤一中：
确定输电塔、输电线和绝缘子串等部件的单元类型，获取输电线路中的杆件参数、导线参数、绝缘子参数、覆冰参数以及各连接处的约束参数等，完成输电塔线体系的整体初步建模，所建立的模型如图2所示。
所述塔线耦联体系角钢参数至少包括角钢面积、角钢长度、角钢厚度、角钢材料属性；所述塔线耦联体系导线参数至少包括档距、导线截面积、导线弧垂、导线平均运行张力、导线材料属性、导线比载；所述塔线耦联体系绝缘子串参数至少包括绝缘子串长度、绝缘子串截面积、绝缘子串材料属性；所述塔线耦联体系中各连接处的约束参数至少包括绝缘子串与输电塔连接处的结构参数、导线与绝缘子串连接处的结构参数。
根据实际情况，各部分的约束条件为：对输电塔塔脚处节点施加全约束，约束边缘塔导线与绝缘子串连接处顺线路方向的平动自由度，释放各个导线节点垂直线路方向的扭转自由度，其中对于导线单元通过ENDRELEASE命令释放线路方向的旋转自由度对其进行自由度耦合，使其每个节点最终具有3个平动自由度和1个旋转自由度，其余节点均为3个平动自由度和3个旋转自由度。
通过直接迭代法确定输电导线和输电塔的初始状态，根据悬链线方程确定导线各节点的坐标，通过二分法迭代计算导线的初始状态，所采用的悬链线方程为：
其中，q为沿索弧长竖向分布的荷载，H为悬索的水平张力，l为索的水平跨距，f为悬索跨中垂度，h为悬索两端高差，式中α、β分别为：
进一步的，所述输电塔、绝缘子串、导线均使用BEAM188单元，所述单元具有六个自由度。
进一步的，基于FLUENT软件使用SSTk-w模型对二维覆冰导线的气动力系数进行模拟，并对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合。
所述气动力系数模拟中，压力速度耦合采用SIMPLEC算法，对压力项采用二阶精度模拟，动量、湍动能、比耗散率采用二阶迎风格式进行离散，欠松弛因子采用默认值。
进一步的，基于MATLAB软件，采用谐波叠加法模拟不同高度处的随机风场，结合上一步骤获得的气动力系数拟合曲线，计算每一瞬时的阻力、升力、扭矩，计算公式为：
FL＝0.5CLρU2Al
FD＝0.5CDρU2Al
M＝0.5CMρU2ABl
其中ρ为空气密度，A为有效迎风宽度，B为分裂导线间距(对于单根导线来说A＝B)，l导线为有效长度，U为模拟风速，FL、FD、M分别为升力、阻力、扭矩，CL、CD、CM分别为升力系数、阻力系数、扭矩系数。
根据下式将气动荷载转换为施加到导线节点的节点力：
其中为相对风速，D为导线直径，λ为升力与轴线的夹角，Fy为导线节点处沿y轴方向的受力，Fz为导线节点沿z轴方向的受力，FM为导线节点处的扭矩。
相对风速的计算公式为：
Uz为竖向风速，Uy为水平风速，为竖向导线运动速度，/>为水平方向导线运动速度。
所述输电塔任一高度处的风荷载按照《110kV～750kV架空输电线路设计规范》中的有关规定，根据下式求解：
WS＝W0·μz·μs·βz·B·AS
其中，WS为杆塔风荷载标准值(kN)；W0为基准风压标准值，W0＝V2/1600，V为平均最大风速；μs为构件的体形系数；μz为风压高度变化系数；AS为构件承受风压的投影面积计算值；βz为杆塔风荷载调整系数；B为覆冰时风荷载增大系数。
将上述步骤获得的阻力、升力、扭矩与杆塔荷载分别施加到所建立的塔线耦联模型上，通过APDL语言中DO-ENDDO循环命令与*GET命令提取各节点的位移与扭转角，更新不同时刻下各节点所受风攻角与气动荷载。
进一步描述为，通过APDL命令流提取每一时间子步各个导线单元节点的转角和位移，计算导线的风攻角变化，并将该风攻角作为下一时间子步的初始风攻角，风攻角的计算公式为：
α＝θ-Δθ1-Δθ2
其中α表示下一时间步的风攻角，θ表示初始风攻角；表示导线横截面沿y方向运动对攻角的影响；/>表示导线自身转动的切向速度对攻角的影响，表示由于绕自身转动产生的相对线速度；
提取塔线耦联体系舞动响应的计算数据，进而得到塔线耦联体系各关键结构处的舞动响应结果。
本实施例中，导线找形迭代、气动荷载的施加、节点转角、节点位移和风攻角变化均通过APDL命令中的DO-ENDDO循环实现。
通过上述步骤，实现了塔线耦联体系覆冰舞动模拟，其中导线部分具有3个平动自由度和1个顺线路方向的旋转自由度，同时考虑了抗弯刚度、抗扭刚度、抗拉刚度，保证了模拟的准确性。
结合不同风攻角下导线的气动力系数时程曲线(图3)和覆冰0.25D导线气动力系数变化曲线(图4)，对获得的各风攻角下的气动力系数取平均值，并进行拟合。
从25m处随机风场风速时程(图5)和模拟风速谱与反应谱对比(图6)可以看出，随机风场的模拟结果与目标谱吻合较好，证明本模拟方法有较高的准确性。
根据初始风速为10m/s时模拟得到的塔线耦联体系跨中节点的舞动水平位移时程(图7)、舞动垂直位移时程(图8)、舞动扭转时程(图9)和舞动轨迹(图10)，可分析得到跨中节点的振动响应，其中水平向舞动最大值为1.15m，最小值为-1.04m；竖直向舞动最大值为7.79m，最小值为-3.56m，扭转角最大幅值为35°，且舞动轨迹接近于椭圆状；
根据随机风场下导线张力时程(图11)和输电塔某杆件在舞动过程中的应力时程(图12)，可分析得到初始风速为10m/s时，导线平均张力为26.90kN，最大张力为73.11kN；杆件应力波动较大，但并未超出许用应力，在风载的长时间作用下，将发生疲劳破坏。
实施例二
本实施例公开了输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟系统。
输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟系统，包括：
模型建立模块，被配置为：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
气动力系数拟合曲线模块，被配置为：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
导线的升力、阻力和扭矩计算模块，被配置为：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
风荷载计算模块，被配置为：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
更新模块，被配置为：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
舞动响应结果获取模块，被配置为：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
实施例三
本实施例的目的是提供计算机可读存储介质。
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
实施例四
本实施例的目的是提供电子设备。
电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
步骤二：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
步骤三：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
步骤四：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
步骤五：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
步骤六：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
2.如权利要求1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：
确定输电塔、输电导线和绝缘子串的单元类型，获取输电线路中的角钢参数、导线参数、绝缘子参数、覆冰参数以及各连接处的约束参数，完成输电塔线体系的整体初步建模；
通过直接迭代法确定输电导线和输电塔的初始状态；
通过二分法计算导线水平张力，经多次迭代，获得塔线耦联体系自重下的状态，建立自重条件下的塔线耦联体系有限元模型。
3.如权利要求1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤二中，基于FLUENT软件使用SSTk-w模型对覆冰导线进行气动力模拟。
4.如权利要求1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤三中，任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩计算公式为：
FL＝0.5CLρU2Al
FD＝0.5CDρU2Al
M＝0.5CMρU2ABl
其中ρ为空气密度，A为有效迎风宽度，B为分裂导线间距，l为导线有效长度，U为模拟风速，FL、FD、M分别为升力、阻力和扭矩，CL、CD、CM分别为升力系数、阻力系数和扭矩系数。
5.如权利要求4所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，将气动荷载转换为施加到导线节点的节点力，计算公式为：
其中，为相对风速。
6.如权利要求1所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤五，具体为：
通过APDL命令流提取每一时间子步各个导线单元节点的转角和位移，计算导线的风攻角变化，并将该风攻角作为下一时间子步的初始风攻角，风攻角的计算公式为：
α＝θ-Δθ1-Δθ2
其中α表示下一时间步的风攻角，θ表示初始风攻角；表示导线横截面沿y方向运动对攻角的影响；/>表示导线自身转动的切向速度对攻角的影响，/>表示由于绕自身转动产生的相对线速度。
7.如权利要求2所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法，其特征在于，所述塔线耦联体系导线所用单元为BEAM188梁单元；所述角钢参数至少包括角钢面积、角钢长度、角钢厚度、角钢材料属性；所述导线参数至少包括档距、导线截面积、导线弧垂、导线平均运行张力、导线材料属性、导线比载；所述绝缘子参数至少包括绝缘子串长度、绝缘子串截面积、绝缘子串材料属性；所述各连接处的约束参数至少包括绝缘子串与输电塔连接处的结构参数、导线与绝缘子串连接处的结构参数。
8.输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟系统，其特征在于：包括：
模型建立模块，被配置为：对输电塔线体系进行整体初步建模，建立覆冰输电塔线耦联体系有限元模型；
气动力系数拟合曲线模块，被配置为：对不同覆冰形状、不同风攻角下的覆冰导线进行气动力模拟，对模拟得到的升力系数、阻力系数和扭矩系数进行多项式拟合，得到气动力系数拟合曲线；
导线的升力、阻力和扭矩计算模块，被配置为：模拟不同高度处的随机风场并确定随机风速，结合气动力系数拟合曲线，求解任一高度处不同时刻导线的升力、阻力和扭矩；
风荷载计算模块，被配置为：根据输电塔结构在不同高度处的迎风面积，计算输电塔任一高度处的风荷载；
更新模块，被配置为：将任一高度处不同时刻导线的升力、阻力、扭矩与输电塔任一高度处的风荷载分别施加到所建立的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型上，更新不同时刻下各节点所受荷载；
舞动响应结果获取模块，被配置为：对更新荷载后的覆冰输电塔线耦联体系有限元模型进行求解和后处理，提取输电塔线耦联体系舞动响应的计算数据，分析得到塔线耦联体系不同关键结构处的舞动响应结果。
9.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
10.电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法中的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310967156.6A CN116933602A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 输电塔线耦联体系覆冰舞动响应的数值模拟方法及系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116933602A true CN116933602A (zh) | 2023-10-24 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117688818A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-12 | 合肥工业大学 | 极限天气下配电网线舞动与失效规律的数值仿真方法 |
| CN117688818B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-30 | 合肥工业大学 | 极限天气下配电网线舞动与失效规律的数值仿真方法 |
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2023
- 2023-08-02 CN CN202310967156.6A patent/CN116933602A/zh active Pending
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| CN117688818B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-30 | 合肥工业大学 | 极限天气下配电网线舞动与失效规律的数值仿真方法 |
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