輸電導(dǎo)線覆冰振動(dòng)特性及融冰測(cè)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(zhǎng)、脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型
第2章 覆冰導(dǎo)線冰棱動(dòng)態(tài)覆冰增長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)特性分析 9
2.3 建立輸電導(dǎo)線冰棱動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型 10
2.3.1 冰棱縱向增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型 10
2.3.2 冰棱徑向增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型 11
第3章 覆冰導(dǎo)線連續(xù)檔脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法對(duì)比分析 13
3.1 導(dǎo)線脫冰振動(dòng)達(dá)朗貝爾原理及計(jì)算方法分析 13
3.1.1 導(dǎo)線脫冰振動(dòng)達(dá)朗貝爾動(dòng)力學(xué)基本方程 13
3.1.2 導(dǎo)線脫冰振動(dòng)基本方程的自振角頻率計(jì)算 15
3.1.3 導(dǎo)線脫冰振動(dòng)基本方程的動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算 16
3.2 基于拉格朗日方程的輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法分析 17
3.2.1 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移數(shù)學(xué)模型 17
3.2.2 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)水平應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 23
3.2.3 Runge-Kutta計(jì)算方法的MATLAB實(shí)現(xiàn) 23
第4章 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動(dòng)數(shù)學(xué)模型及求解方法 26
4.1 覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)數(shù)學(xué)模型降階變換 30
4.4 覆冰導(dǎo)線橫扭振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的Runge-Kutta耦合迭代求解法 32
第5章 基于實(shí)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(shí)覆冰導(dǎo)線實(shí)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(dòng)仿真數(shù)據(jù)的多參數(shù)激勵(lì)響應(yīng)面方程 48
6.1 覆冰單導(dǎo)線靜、動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力參數(shù)仿真對(duì)比分析 48
6.1.1流域模型與網(wǎng)格劃分 48
6.1.2 脈動(dòng)風(fēng)模擬 48
6.1.3 舞動(dòng)軌跡控制 50
6.1.4 橫向振動(dòng)氣動(dòng)力系數(shù) 51
6.1.5 橫向振動(dòng)壓力和速度云圖 52
6.1.6 橫扭耦合氣動(dòng)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(dòng)態(tài)氣動(dòng)力參數(shù)仿真對(duì)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(dòng)力參數(shù)對(duì)比分析 57
6.3 覆冰導(dǎo)線風(fēng)速、冰厚和風(fēng)攻角三參數(shù)動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力參數(shù)仿真 60
6.4 覆冰導(dǎo)線動(dòng)態(tài)氣動(dòng)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(dú)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(dòng)動(dòng)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(dòng)動(dòng)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(dòng)動(dòng)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(dòng)數(shù)學(xué)模型 72
8.1 融冰體系基本結(jié)構(gòu)及脫冰振動(dòng)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(dòng)分析模型 73
8.2 基于拉格朗日方程的融冰體系脫冰振動(dòng)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(dòng)數(shù)學(xué)模型 76
8.3.1 建立短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移數(shù)學(xué)模型 76
8.3.2 建立短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 81
8.4 建立懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型 81
8.4.1 建立懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)位移數(shù)學(xué)模型 81
8.4.2 建立懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 85
第9章 融冰體系脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型求解及比較 86
9.1 融冰體系脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算求解 86
9.1.1 改進(jìn)歐拉法求解融冰體系脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型 86
9.1.2 融冰體系脫冰振動(dòng)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(dòng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算算例 88
9.2 融冰體系脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型比較分析 89
9.2.1 建立融冰體系脫冰振動(dòng)仿真模型 90
9.2.2 確定融冰體系脫冰振動(dòng)仿真計(jì)算參數(shù) 91
9.2.3 融冰體系脫冰振動(dòng)仿真分析 92
9.2.4 融冰體系脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算與仿真分析結(jié)果對(duì)比 93
第二篇 輸電導(dǎo)線覆冰增長(zhǎng)、脫冰振動(dòng)特性仿真
第10章 多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)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(dòng)力特性 100
10.2.1 多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 100
10.2.2 冰棱長(zhǎng)度變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 103
10.2.3 覆冰厚度變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 106
10.2.4 冰棱間距變化下多冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 107
第11章 多分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)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(dòng)力特性研究 112
11.2.1 風(fēng)攻角變化下二分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)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(dòng)力特性 116
11.3 四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性研究 117
11.3.1 風(fēng)攻角變化下四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 118
11.3.2 風(fēng)速變化下四分裂冰棱覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)力特性 121
第12章 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性仿真分析 122
12.1 建立輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)分析 125
12.3 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性仿真計(jì)算結(jié)果 127
12.4 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型振動(dòng)特性計(jì)算 128
12.4.1 初始條件計(jì)算 128
12.4.2 數(shù)學(xué)模型振動(dòng)特性計(jì)算結(jié)果 131
第13章 融冰體系脫冰振動(dòng)特性仿真分析 133
13.1 短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性分析 133
13.1.1 不同脫冰工況下短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性分析 133
13.1.2 不同阻尼比下短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性分析 135
13.1.3 不同掛點(diǎn)下短接導(dǎo)線脫冰振動(dòng)特性分析 136
13.2 懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)特性分析 138
13.2.1 不同脫冰工況下懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)特性分析 138
13.2.2 不同阻尼比下懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)特性分析 140
13.2.3 不同屬性參數(shù)下懸臂組合機(jī)構(gòu)脫冰振動(dòng)特性分析 141
第三篇 輸電導(dǎo)線覆冰增長(zhǎng)、脫冰振動(dòng)試驗(yàn)
第14章 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移試驗(yàn)測(cè)試及驗(yàn)證分析 147
14.1 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移試驗(yàn)測(cè)試分析 147
14.1.1 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移試驗(yàn)測(cè)試方法 147
14.1.2 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)位移試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 150
14.2 輸電導(dǎo)線脫冰振動(dòng)數(shù)學(xué)模型與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證分析 152
第15章 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動(dòng)試驗(yàn)及多重檢視系統(tǒng) 154
15.1 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 154
15.2 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及覆冰導(dǎo)線振動(dòng)軌跡擬合 156
15.3 覆冰導(dǎo)線動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值解與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析 159
15.4 覆冰導(dǎo)線流固耦合橫扭振動(dòng)多重檢視系統(tǒng)研發(fā) 161
第16章 融冰體系脫冰振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試 164
16.1 融冰體系脫冰振動(dòng)試驗(yàn) 164
16.1.1 基于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的融冰體系脫冰振動(dòng)試驗(yàn)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(dòng)試驗(yàn)測(cè)試 166
16.2 數(shù)學(xué)模型計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析 168
參考文獻(xiàn) 170
附錄 171