輸電導(dǎo)線覆冰振動特性及融冰測試

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 背景 1
1.2 意義 2
第一篇 輸電導(dǎo)線覆冰增長、脫冰振動數(shù)學(xué)模型
第2章 覆冰導(dǎo)線冰棱動態(tài)覆冰增長數(shù)學(xué)模型 5
2.1 建立輸電導(dǎo)線覆冰凍結(jié)能量守恒方程 5
2.1.1 建立凍雨(過冷水滴)凍結(jié)熱平衡方程 5
2.1.2 求解冰棱覆冰導(dǎo)線凍結(jié)系數(shù) 7
2.2 建立輸電導(dǎo)線覆冰增長質(zhì)量守恒方程 7
2.2.1 凍雨(過冷水滴)凍結(jié)過程中的質(zhì)量守恒 7
2.2.2 冰棱生長特性分析 9
2.3 建立輸電導(dǎo)線冰棱動態(tài)增長數(shù)學(xué)模型 10
2.3.1 冰棱縱向增長數(shù)學(xué)模型 10
2.3.2 冰棱徑向增長數(shù)學(xué)模型 11
第3章 覆冰導(dǎo)線連續(xù)檔脫冰振動數(shù)學(xué)模型及計算方法對比分析 13
3.1 導(dǎo)線脫冰振動達朗貝爾原理及計算方法分析 13
3.1.1 導(dǎo)線脫冰振動達朗貝爾動力學(xué)基本方程 13
3.1.2 導(dǎo)線脫冰振動基本方程的自振角頻率計算 15
3.1.3 導(dǎo)線脫冰振動基本方程的動力響應(yīng)計算 16
3.2 基于拉格朗日方程的輸電導(dǎo)線脫冰振動數(shù)學(xué)模型及計算方法分析 17
3.2.1 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動位移數(shù)學(xué)模型 17
3.2.2 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動水平應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 23
3.2.3 Runge-Kutta計算方法的MATLAB實現(xiàn) 23
第4章 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動數(shù)學(xué)模型及求解方法 26
4.1 覆冰導(dǎo)線氣動彈性數(shù)學(xué)模型的失穩(wěn)判定 26
4.2 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動數(shù)學(xué)模型的建立及分析 28
4.3 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動數(shù)學(xué)模型降階變換 30
4.4 覆冰導(dǎo)線橫扭振動數(shù)學(xué)模型的Runge-Kutta耦合迭代求解法 32
第5章 基于實體單元找形分析的模型結(jié)構(gòu)參數(shù)矩陣 34
5.1 考慮截面彎矩時覆冰導(dǎo)線實體單元找形分析 34
5.1.1 導(dǎo)線參數(shù)及建模 34
5.1.2 找形分析 34
5.2 覆冰導(dǎo)線預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)分析 42
5.3 覆冰單、分裂導(dǎo)線剛度和阻尼矩陣 45
第6章 基于氣動仿真數(shù)據(jù)的多參數(shù)激勵響應(yīng)面方程 48
6.1 覆冰單導(dǎo)線靜、動態(tài)氣動力參數(shù)仿真對比分析 48
6.1.1流域模型與網(wǎng)格劃分 48
6.1.2 脈動風模擬 48
6.1.3 舞動軌跡控制 50
6.1.4 橫向振動氣動力系數(shù) 51
6.1.5 橫向振動壓力和速度云圖 52
6.1.6 橫扭耦合氣動力系數(shù) 54
6.1.7 橫扭耦合壓力和速度云圖 55
6.2 覆冰分裂導(dǎo)線靜、動態(tài)氣動力參數(shù)仿真對比分析 57
6.2.1 流域模型與網(wǎng)格劃分 57
6.2.2 子導(dǎo)線氣動力參數(shù)對比分析 57
6.3 覆冰導(dǎo)線風速、冰厚和風攻角三參數(shù)動態(tài)氣動力參數(shù)仿真 60
6.4 覆冰導(dǎo)線動態(tài)氣動力多參數(shù)響應(yīng)面擬合方程 62
6.4.1 建立三因素交互影響下的響應(yīng)面擬合方程 62
6.4.2 建立三因素獨立作用下的響應(yīng)面擬合方程 63
第7章 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動動力響應(yīng)及軌跡重構(gòu) 67
7.1 覆冰單、分裂導(dǎo)線流固耦合橫扭振動動力響應(yīng)數(shù)學(xué)模型的求解 67
7.2 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動動力響應(yīng)軌跡重構(gòu) 69
第8章 融冰體系結(jié)構(gòu)分析及脫冰振動數(shù)學(xué)模型 72
8.1 融冰體系基本結(jié)構(gòu)及脫冰振動分析模型 72
8.1.1 融冰體系基本結(jié)構(gòu)組成 72
8.1.2 融冰體系脫冰振動分析模型 73
8.2 基于拉格朗日方程的融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方法 74
8.3 建立融冰體系短接導(dǎo)線脫冰振動數(shù)學(xué)模型 76
8.3.1 建立短接導(dǎo)線脫冰振動位移數(shù)學(xué)模型 76
8.3.2 建立短接導(dǎo)線脫冰振動應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 81
8.4 建立懸臂組合機構(gòu)脫冰振動數(shù)學(xué)模型 81
8.4.1 建立懸臂組合機構(gòu)脫冰振動位移數(shù)學(xué)模型 81
8.4.2 建立懸臂組合機構(gòu)脫冰振動應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 85
第9章 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型求解及比較 86
9.1 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型計算求解 86
9.1.1 改進歐拉法求解融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型 86
9.1.2 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型求解初始條件分析 88
9.1.3 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型計算算例 88
9.2 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型比較分析 89
9.2.1 建立融冰體系脫冰振動仿真模型 90
9.2.2 確定融冰體系脫冰振動仿真計算參數(shù) 91
9.2.3 融冰體系脫冰振動仿真分析 92
9.2.4 融冰體系脫冰振動數(shù)學(xué)模型計算與仿真分析結(jié)果對比 93
第二篇 輸電導(dǎo)線覆冰增長、脫冰振動特性仿真
第10章 多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性仿真 97
10.1 建立多冰棱覆冰輸電導(dǎo)線仿真模型 97
10.1.1 建立覆冰導(dǎo)線仿真模型 97
10.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定 98
10.2 不同影響因素下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 100
10.2.1 多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 100
10.2.2 冰棱長度變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 103
10.2.3 覆冰厚度變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 106
10.2.4 冰棱間距變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 107
第11章 多分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性仿真 109
11.1 建立多分裂冰棱覆冰輸電導(dǎo)線仿真模型 109
11.1.1 建立覆冰導(dǎo)線仿真模型 109
11.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定 110
11.2 二分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性研究 112
11.2.1 風攻角變化下二分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 115
11.2.2 分裂間距變化下二分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 116
11.3 四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性研究 117
11.3.1 風攻角變化下四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 118
11.3.2 風速變化下四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動力特性 121
第12章 輸電導(dǎo)線脫冰振動特性仿真分析 122
12.1 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動仿真模型 122
12.1.1 建立輸電桿塔仿真模型 122
12.1.2 建立輸電導(dǎo)線仿真模型 122
12.2 輸電導(dǎo)線仿真模型模態(tài)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析 123
12.2.1 模態(tài)分析求解輸電導(dǎo)線仿真模型的自振頻率 123
12.2.2 基于輸電導(dǎo)線自振頻率的瞬態(tài)動力學(xué)分析 125
12.3 輸電導(dǎo)線脫冰振動特性仿真計算結(jié)果 127
12.4 輸電導(dǎo)線脫冰振動數(shù)學(xué)模型振動特性計算 128
12.4.1 初始條件計算 128
12.4.2 數(shù)學(xué)模型振動特性計算結(jié)果 131
第13章 融冰體系脫冰振動特性仿真分析 133
13.1 短接導(dǎo)線脫冰振動特性分析 133
13.1.1 不同脫冰工況下短接導(dǎo)線脫冰振動特性分析 133
13.1.2 不同阻尼比下短接導(dǎo)線脫冰振動特性分析 135
13.1.3 不同掛點下短接導(dǎo)線脫冰振動特性分析 136
13.2 懸臂組合機構(gòu)脫冰振動特性分析 138
13.2.1 不同脫冰工況下懸臂組合機構(gòu)脫冰振動特性分析 138
13.2.2 不同阻尼比下懸臂組合機構(gòu)脫冰振動特性分析 140
13.2.3 不同屬性參數(shù)下懸臂組合機構(gòu)脫冰振動特性分析 141
第三篇 輸電導(dǎo)線覆冰增長、脫冰振動試驗
第14章 輸電導(dǎo)線脫冰振動位移試驗測試及驗證分析 147
14.1 輸電導(dǎo)線脫冰振動位移試驗測試分析 147
14.1.1 輸電導(dǎo)線脫冰振動位移試驗測試方法 147
14.1.2 輸電導(dǎo)線脫冰振動位移試驗測試結(jié)果 150
14.2 輸電導(dǎo)線脫冰振動數(shù)學(xué)模型與試驗測試結(jié)果驗證分析 152
第15章 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動試驗及多重檢視系統(tǒng) 154
15.1 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動質(zhì)點監(jiān)測試驗方案設(shè)計 154
15.2 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及覆冰導(dǎo)線振動軌跡擬合 156
15.3 覆冰導(dǎo)線動力響應(yīng)數(shù)值解與試驗數(shù)據(jù)對比分析 159
15.4 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動多重檢視系統(tǒng)研發(fā) 161
第16章 融冰體系脫冰振動試驗測試 164
16.1 融冰體系脫冰振動試驗 164
16.1.1 基于在線監(jiān)測技術(shù)的融冰體系脫冰振動試驗方案 164
16.1.2 融冰體系線路溫度與臨界融冰電流的脫冰振動試驗測試 166
16.2 數(shù)學(xué)模型計算與試驗測試結(jié)果對比分析 168
參考文獻 170
附錄 171