考慮扭轉(zhuǎn)耦合的輸電線舞動(dòng)的數(shù)值仿真分析.pdf

1、隨著電力行業(yè)的迅速發(fā)展，輸電線系統(tǒng)已成為其中一個(gè)不可或缺的重要組成部分。線路的增加使得越來(lái)越多的線路需要翻山跨河，而輸電線路中的導(dǎo)線舞動(dòng)問(wèn)題是一個(gè)既復(fù)雜緊迫又深具社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義的國(guó)內(nèi)外攻關(guān)課題。導(dǎo)線舞動(dòng)是一種發(fā)散型的振動(dòng)，振幅大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，舞動(dòng)易造成電弧燒傷、金具損壞、斷股、斷線、桿塔損害、倒塔、防震錘或間隔棒損壞等電力事故，會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。
　　本文主要從集總參數(shù)模型著手，采用數(shù)值方法分別對(duì)三種動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了仿真分析：<

2、br>　?。?）采用精確風(fēng)速表達(dá)式建立了的橫向振動(dòng)（只有垂向振動(dòng)的SDOF）的舞動(dòng)模型（Duffing方程）。對(duì)舞動(dòng)方程進(jìn)行定性及定量分析，定性分析了解的穩(wěn)定性及極限環(huán)的存在性。采用諧波平衡法和平均法兩種解析法對(duì)Duffing方程進(jìn)行定量分析，討論零解穩(wěn)定性的條件及其參數(shù)對(duì)舞動(dòng)振幅的影響?；诰_風(fēng)速下的舞動(dòng)模型求得臨界風(fēng)速和振幅的表達(dá)式，獲得風(fēng)速對(duì)舞動(dòng)振幅的影響曲線。給出了不同風(fēng)速時(shí)的時(shí)間歷程圖、相圖、頻譜圖及龐加萊映射圖，發(fā)現(xiàn)發(fā)生舞

3、動(dòng)時(shí)橫向振動(dòng)只有一種頻率成分，相圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生改變。
　　(2)采用數(shù)值方法分析扭轉(zhuǎn)與垂向耦合振動(dòng)的舞動(dòng)模型。采用四階龍哥庫(kù)塔法分析了風(fēng)速、覆冰厚度、來(lái)流密度、導(dǎo)線單位長(zhǎng)度質(zhì)量、初始張力、阻尼比等參數(shù)對(duì)舞動(dòng)振幅的影響。利用龐加萊映射截面得到了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)隨風(fēng)速及初始覆冰角度變化的分岔圖。傅里葉變換后得到了不同風(fēng)速及不同初始覆冰角度時(shí)的時(shí)間歷程圖、相圖及頻譜圖。發(fā)現(xiàn)隨著參數(shù)變化系統(tǒng)存在典型的非線性現(xiàn)象，周期解出現(xiàn)分岔現(xiàn)象，相圖的拓

4、撲結(jié)構(gòu)突變，頻率變得復(fù)雜起來(lái)，存在多種頻率成分。
　?。?）基于垂向、水平與扭轉(zhuǎn)耦合振動(dòng)的三自由度模型，采用四階龍哥庫(kù)塔法進(jìn)行數(shù)值仿真，獲得了風(fēng)速、覆冰厚度、來(lái)流密度、導(dǎo)線單位長(zhǎng)度質(zhì)量、初始張力、阻尼比等參數(shù)對(duì)舞動(dòng)振幅的影響。分析了幾種典型風(fēng)速時(shí)的時(shí)間歷程圖、相圖及頻譜圖。發(fā)現(xiàn)隨著參數(shù)變化三自由度系統(tǒng)也存在典型的非線性現(xiàn)象，與二自由度一樣，垂向振動(dòng)時(shí)的相圖是穩(wěn)定的極限環(huán)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)突變。而水平和扭轉(zhuǎn)時(shí)的周期解會(huì)出現(xiàn)分岔現(xiàn)象，相圖的