高雷诺数下输电导线流固耦合数值模拟

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liangjielin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在风荷载的激励下,输电导线与其周围空气之间存在着强烈的耦合作用,并最终可能引发导线的流固耦合振动。输电导线的振动将会对输电线路以及电塔结构产生严重的后果。深入系统地研究输电导线这种大跨、柔性钝体结构的流固耦合效应,具有广泛的工程实际意义和学术价值。本文基于CFD数值计算方法,通过改变来流速度进而改变折减风速和雷诺数值,对处于高雷诺数下的(覆冰)输电导线流固耦合振动进行数值模拟计算,研究均匀来流下输电导线结构流固耦合振动的特点和规律。本文的研究工作主要包含以下几个方面:第一,采用通用CFD数值计算软件FLUENT,对不同雷诺数下光滑圆形截面单柱体的绕流进行数值模拟计算。分析了不同雷诺数下导线的漩涡脱落规律、气动力系数特征值规律,通过与现有实验数据比较,研究了CFD在计算域、网格划分方案、时间步长、边界条件和湍流模型等参数设置对计算精度的影响。第二,建立了输电导线流固耦合振动的数值模拟计算方法。编写计算结构动力响应的C语言用户自定义程序(Newmark-β算法),并实现与主程序的链接,利用分区划分网格思想,合理设置交界面进行数据交换和传递,并利用动网格和滑移网格技术对网格进行实时更新。实现基于弱耦合的具有弹性支撑的刚性柱体流固耦合振动的数值模拟计算。通过改变折减风速大小得到处于亚临界雷诺数区光滑输电导线的流固耦合响应,分析了质量比分别为2.4和248两种参数下的横向流固耦合振动规律,发现质量比参数对导线振动有一定影响;同时进一步分析了结构的流向自由度对导线横向振动的影响。第三,考虑输电导线真实截面形状具有一定粗糙度的影响,实现不同雷诺数下真实输电导线截面固定绕流和横向振动的数值模拟。通过与光滑导线截面以及实验数据进行比较,分析了真实输电导线截面的气动力系数以及振幅与理想光滑柱体的异同。第四,采用数值模拟方法计算输电导线覆冰后的流固耦合响应。分析了不同来流风速的高雷诺数下D型覆冰导线固定绕流和横向振动。在此基础上,研究流向以及扭转向自由度对覆冰导线横向振动的位移影响,分析了气动力系数和位移之间的相位变化规律。最后,进一步考虑初始风攻角对D型覆冰导线流固耦合振动的影响。考虑初始攻角分别为10°、20°和30°三种不同攻角在横向、流向和扭转向三个自由度下的数值计算,分析了初始攻角对计算结果的变化规律。研究了10°攻角下D型覆冰截面在高来流风速条件下的驰振数值模拟计算。
其他文献
钢结构交错桁架体系是一种经济、实用、高效的新型钢结构体系。目前,国内外学者对这种体系进行了一系列的理论分析,在国外也有了不少工程实践。本文的工作是分析该结构体系在
本文首先介绍了工业厂房中钢抗风柱的布置和连接构造。对上端铰接下端固接的抗风柱分别按照压弯构件和受弯构件进行分析比较,确定其计算模型。其次,研究了抗风柱柱顶位移对柱
外包钢-混凝土组合梁是在钢-混凝土组合梁的基础上发展起来的一种新型组合梁,具有用钢量省、稳定性好、刚度大、承载力高等优点,对其进行研究具有重要的理论意义和实用价值。但
近些年来,公路隧道和地下轨道交通的建设越来越多,遇到的地层情况也逐渐多元化,复杂化,基于均质岩层的分析方法并未全面考虑地层的性质及物理力学参数的差异,已难以满足复杂
在水流环境中,桥梁结构物的存在会使其周围流态发生变化,进而产生局部冲刷。局部冲刷的形成大大降低了桥梁桩基的承载力,是造成桥梁结构损毁、坍塌的主要原因之一。桥梁桩基
混凝土是当今应用最广的一种建筑材料,但它的最大缺点就是容易出现裂缝,而灌浆是修补裂缝的一种有效方法,在灌浆施工的过程中,如何提高灌浆的质量,从而提高灌浆粘结强度是一
强震过后通常会伴随一系列余震,结构也将面临主震和多次余震的考验。如果结构在主震中产生一定损伤,则强余震很有可能使结构损伤进一步加剧,甚至引起结构倒塌,类似的灾害事件
混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的结构。由于材料老化、环境腐蚀、使用功能改变、施工质量低劣以及自然灾害等问题而导致大量的结构设施需要修复和加固。纤维增强塑料(F
钢管混凝土因其承载力高、经济、实用、美观等优点,在高层建筑和大跨度桥梁中广泛应用,但普通钢管混凝土存在混凝土硬化收缩造成脱空和脱粘的问题。自应力钢管混凝土是一种新
直接基于位移的抗震设计方法(DDBD法)是一种概念先进的结构抗震设计方法。在过去二十多年中,国内外学者做了大量DDBD相关研究并取得了很多关键成果。但是DDBD还远远没有达到