外文翻译----风洞效应结构舞动的研究和分析

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1、 PDF外文：http:/                                                 外文翻译   译文  1  风工程与工业空气动力学杂志 74 76 (1998) 967 976 风洞 效应 结构 舞动 的 研究和分析  O. Chabart, J.L. Lilien 摘要 ：

2、 舞动 是一个大振幅，低频率 ，架空电线的风致振动。在绝大多数情况下，输电导线上存在覆冰：这使导线的截面形状发生改变， 从而使 其发生空气动力学失稳。本文 通过在架空导线上形成一个典型的覆冰形状并进行研究 风洞试验 中 产生 的 舞动。 文章的第一部分已测得在不同风速作用下 舞动准静态空气动力学系数。 第二部分在风洞实验中用弹簧悬挂模型，使得实验系统尽可能地接近真实的架空导线 （ 允许 纵向 ，横向和旋转运动 ）。在适当的攻角下导线就会发生舞动 。对电力工作人员来说，有两种舞动 ： 邓哈托舞动和颤振。 前者是一个空气动力学不稳定问题，因为引起这 个问题的主要因素是覆冰的空气动力学特性。颤振是一

3、个气动弹性问题，因为对这种失稳来说，导线的结构特性显得同样重要。同时它存在至少两个自由度之间振动的相互耦合。它们都被试验记录。这些试验 提供一套完整的数据 并在舞动过程中记录极限环 。这些测量 结果 可用于数值模型验证和防舞动措施的效率评价（ 失谐 ， 增加垂直 、 扭转阻尼 ， 转动惯量 的改变 等 ）。  关键 词 ： 振动；风洞 ； 架空导线；舞动   1. 引 言  架空导线舞动 会 带来 相位 间 闪络 并对 导 线、 装置或 输电塔 造成损害 。它影响到能源传输的可靠性。 此外，建造费用必须增加，以减少闪络 的 概率 。 文献 9-11中总结了许多实际

4、观察结果，主要在单导线方面。  目前 尽管有许多有关风洞方法 的论文 2， 3， 6， 13，但据笔者所知，除了一篇研究单条导线有部分结果的论文外 14，仍未发表 有关架空导线完全实验数据的 论文。 这块领域有很多录像资料，但无法取得导线或风速或覆冰形 状的数据，而且（但非常明显） 在已观察的事件中没有 覆冰的空气动力学特性的数据 。最近一些足尺 测试将会 在不久的将来取 得一些 非常吸引人的结果 17。  实际上，过去有人曾对容易导致邓哈托舞动的人工 D 形覆冰进行了一些实地测试 1。 在我们看来，这种测试不能重 现架空导线真实的舞动，或者说仅仅是异常的重现。 架空 导线

5、上覆着的湿雪，霜或冰都不会形成 D 字形 截面 15。只有当很薄的偏心覆着层受到迎风作用时才会导致偏离偏心覆着层原始位置的  Den-Hartog 舞动。但大多数覆冰情况下并 不是这样的 。  获得完整数据的一个简单廉价的方法是进行实验测试。 因为把整个架空导线放入风洞中是不可能的，而减小规模尺寸又模拟不出真实现象。于是我们在实验中采 用一系列小线段的悬浮模型。 导线、人工覆冰和风保持与外界一致，给模型适当的频率振荡来模拟跨度和跨与跨之间的相互作用。 如他人一样 4， 6-8，考虑三频率 （水平、竖向和扭转） 的基本影响因素，进行适当的测试安装 。 我们还没获得有关索中张力

6、改变的反应，但是这种现象很容易通过模拟 来 实现 ，而且 它不是 评价舞动的稳定性和一些参数的影响（像失谐、驰振等等） 的基本参数 。  我们的风洞试验将通过全面完整的一组数据来验证一个数值 计算 模型。此外，一个好的试验装置可以测试许多参数，如各个自由度下的振动频率（包括失谐的影响）， 分裂 导线舞动的 伴流影响 （将二分裂导线放入风洞中） ， 阻尼效应                                 &nb

7、sp;                 外文翻译   译文  2  （在测试中加入适当的阻尼器）等。  数值模型验证后 12， 17， 18，同样的模型可以用来进行足尺模拟，包括张力的变化，完整的跨越效应，间隔的影响，跨阶段间隔效应等。  2. 试验模型  本文只限于一种覆冰形状， 偏心非常严重 （见图 1）。 其他稍有偏心的形状也在我们的试 验中加以了研究。  该 架空 电缆 是一个用于 比利时 400 千伏网络 的架空导线：所有铝合金线，直径

8、 m3105.32 ， 截面积 2610620 m 。导线的外层用一个适当直径 的铝管包裹，以保持大约一米长的直线 试验导线 。 选用 接近麦克滕斯托尔 （ Mike tunstall）形状 的人工覆冰形状 ，与我们的外部直径相适应。 覆在索上的“覆冰”（  密度 1.13）通过表面粗糙的木模具 用硅树脂做成 （见图 2）。这种 试验导线 已从原来的 试验导线 （自身得到实际覆 冰 ）中复制而来 。人工覆冰的长度 为 0.8 米 ， 离心率（覆冰厚度和导线半径的比值）为 1.32。覆冰重心与电缆截面中心的距离为m21017.2 。   图  1 覆冰的形状 &nb

9、sp;                                 图  2 覆冰样本图  3. 风洞设施  我们大学的风洞是小型的，最初是为航空系设计和使用的。 46 千瓦的电动引擎允许风速 60m/s， 但是最小风速约为 8m/s。 这是一个有开放部分的环闭试验区。有效圆形截面的直径为 0.8 米 。湍流强度约为 1%。  该系统 用刚性杆 架成悬空结构，用三个测力计（ 最大负载 10 公

10、斤，  0.1 的偏差的全 尺实测 ）来测量气动力系数。 两个垂直测力计（ 放在图 5 中的 1 和 2                                                   外文翻译   译文  3  位置）用来测量垂直力（ L）和力矩（ M）。第三个（放在 3 位置）用来测量

11、拉力（ D）。 在五种不同风速作用下（在 8 20m/s），对每个风攻角测量三次（时距超过一分种）得到各个力的平均值。 风攻角的增量为 5 ，覆盖了 360 范围内的风攻角。图 3 显示了特定 风速 下的实验测量值。                             图  3 风速为了 15 米 /秒下的系数值   为了获得有用的曲线 ,我们采用了不同的数据处理方式 (平均，样条或傅立叶插值 )。图 4 是最后结果的一个说明。  这个数字表明，对大多数风攻角来说，风速对升力系数的影响是有限的。这同样也适用于其它系数。实际上，系数变化作为风速的函数对每一个风攻角来说是不同的。                                图  4 不同风速下的升力系数  4. 风洞中的舞动  试验模型 用四根垂直的弹簧悬挂在风洞中（图 5）。四根横向弹簧 允许系统