[发明专利]一种输电线塔体系气弹模型构建方法及装置

说明书

本申请提供一种输电线塔体系气弹模型构建方法及装置，首先获取输电线塔体系的环境参数信息构建风场模型；其次获取输电线塔结构信息以及历史气象信息，根据所述历史气象信息，确定所述风场模型下风偏闪络与所述输电线塔结构信息的定量函数关系；再次，根据函数关系，建立多相耦合数学模型；最后，通过对所述多相耦合数学模型进行数值计算建立所述输电线塔气弹模型。所述方法中，采用计算流体动力学方法对输电线塔体系多相耦合流场进行数值模拟，与现有技术相比，所建立的气弹模型能够辅助分析高压输电线塔体系的风致破坏机理，因此，解决了传统模型构建方法不符合微地形、微气象环境特点的问题。

技术领域

本申请涉及高压输电技术领域，尤其涉及一种输电线塔体系气弹模型构建方法及装置。

背景技术

气弹模型，又称气动弹性动力学模型，是指在特定气象环境下，环境中的结构器件会在空气动力的作用下产生弹性变形，并且这种弹性变形会反过来影响空气动力环境，进而再次影响结构器件的动力学模型。输电线塔在搭建环境中由于其具有高耸的结构，尤其在野外环境中会使部分输电线塔体系处于一种与整个配电网络的总体地形和气象环境特点不一样的环境，这种特殊的环境，存在更加复杂的空气流动特点，如气流对线塔体系的作用更加强烈，并且作用方向呈多向性，本领域中将这种特殊的输电环境称为微地形、微气象环境。

在高压输电线塔体系中，输电线塔具有高柔性以及阻尼小等特性，并且输电线在布置中高度紧凑化，输电线在大跨距、多分裂和相间距小，易于与输电塔发生耦合振动。特高压紧凑型输电线-塔结构的高柔性、几何非线性和导线布置高度紧凑化等特点，使其在特定的微气象、微地形条件下易于诱发失稳振动乃至风偏闪络，在一定程度上制约了高压输电技术的推广应用。而高压输电线路结构在风荷载作用下的动力特性非常复杂，其风振响应尤其是体系的风致破坏容易导致输电线路的风致破坏事故频繁发生，为电网运营造成经济损失。

为了减少输电线路的风致破坏事故，现有技术中常通过构建输电线塔的气弹模型来模拟分析风致破坏机理。但已有的模型构建方法仅以输电网络所在地区的总体地形和气象环境作为环境参数的输入，通过这种方法构建的模型在某些复杂的微地形、微气象环境下不符合输电环境特点，使构建的模型不能正确反映风致破坏的机理。因此构建符合输电线塔在微地形，微气象环境下的气弹模型用以辅助分析风致破坏机理成为本领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种输电线塔体系气弹模型构建方法及装置，以解决传统模型构建方法不符合微地形、微气象环境特点的问题。

一方面，本申请提供一种输电线塔体系气弹模型构建方法，包括：

获取输电线塔体系的环境参数信息，根据所述环境参数信息构建风场模型；

获取所述输电线塔结构信息以及所述输电线塔应用环境下的历史气象信息，根据所述历史气象信息，确定所述风场模型下风偏闪络与所述输电线塔结构信息的定量函数关系；

根据所述定量函数关系，建立多相耦合数学模型；

设置所述多相耦合数学模型的边界条件，并对所述多相耦合数学模型进行数值计算；

根据所述数值计算结果建立所述输电线塔气弹模型。

可选地，所述环境参数包括：风速、风向、重力、空气密度以及空气动力粘度，并按照下述步骤构建风场模型：

获取所述输电线塔体系的微地形和微气象环境参数；

根据所述微地形和微气象环境参数，确定风场模型的参数量，所述参数量包括风速、风向、重力、空气密度以及空气动力粘度中的至少一个；

根据所述参数量构建所述风场模型。

可选地，所述根据所述定量函数关系，建立多相耦合数学模型的步骤，包括：

对所述输电线塔体系中的构件进行简化处理；