输电导线气动阻力简化数值模拟方法与流程

文档序号:24188165发布日期:2021-03-09 14:17阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于按照以下步骤进行:s1:确定n种输电导线类型和对应的输电导线参数,并确定风洞试验的试验场景;s2:定义输电导线阻力系数公式,对n种输电导线进行风洞试验,获取输电导线气动阻力系数与风速之间的关系;s3:任意从n种输电导线中选择一种导线作为目标输电导线,采用cfd软件对目标输电导线进行模拟,验证模拟准确性,并得到目标输电导线几何模型;s4:对目标输电导线几何模型中的导线凹槽进行简化,得到目标输电导线几何简化模型;s5:根据步骤s1中风洞试验的试验场景,预设气动阻力系数影响因子,采用cfd软件对所述目标输电导线几何简化模型的输电导线气动阻力系数进行数值模拟,得到气动阻力系数影响因子作用下,目标输电导线与风速之间的关系;并锁定气动阻力系数影响因子。2.根据权利要求1所述的输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于:所述输电导线参数至少包括导线横截面面积、外层绞线数量、外层绞线直径、外层绞线形状、导线外径;所述风洞试验的试验场景中至少包括的试验参数为:导线试验段长、回流风洞空间大小、风洞风速阈值、湍流度、风速不均匀性值、输电导线气动阻力系数采样频率、输电导线气动阻力系数采样时间。3.根据权利要求2所述的输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于:所述输电导线阻力系数公式为:其中c
d
是导线阻力系数;f
d
是测得的施加在导线上的阻力平均值;ρ是空气密度;u是垂直于导线的风速;l是导线长度;d是导线外径。4.根据权利要求1所述的输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于:所述目标输电导线几何简化模型采用的是剪切应力传递模型;模型计算域为:以导线中心为坐标原点,其宽度和深度分别为30d和40d;计算域展向长度为5d,每条绞线沿着展向长度l=5d旋转180
°
,建立了一个中心对称且周期性的模型,d是导线外径;模型网络为:导线凹槽采用楔形网格;绞线壁面采用六面体网格,绞线远离壁面采用了楔形网格;导线流场内部网格是通过沿展向扫掠二维网格并同时扭曲网格而形成螺旋形的绞线网格;导线流场外部是直接沿展向扫掠,导线流场内部网格通过非匹配网格与导线流场外部网格连接。5.根据权利要求1所述的输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于:步骤s4中,对目标输电导线几何模型中的导线凹槽进行简化的内容为:采用导线表面等效粗糙度在试验风速范围对目标输电导线几何模型进行等效替换,目标输电导线几何简化模型;导线表面等效粗糙度的计算公式为:
其中r(θ,z,t)为局部半径,表示从截面中心c到曲面上某个点的距离,该距离是圆柱上的角度θ,沿圆柱轴向位置z以及时间t的函数;d是导线外径;r为导线外接圆的半径,d=2r;若err(θ,z,t)在每个点均等于0,则圆柱为圆形且截面恒定。6.根据权利要求5所述的输电导线气动阻力简化数值模拟方法,其特征在于:步骤s5中,预设气动阻力系数影响因子至少包括导线凹槽深度和导线凹槽数量;所述锁定气动阻力系数影响因子为导线凹槽深度。
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