[发明专利]一种用于导线流场模拟的精细化网格划分方法和系统

说明书

本发明提供了一种用于导线流场模拟的精细化网格划分方法和系统，包括：根据导线类型将导线划分为由圆弧和直线组成的导线截面；根据导线类型以及导线截面的几何形状，按照设定分割区间对导线的外部整体流场进行分割；对分割后的导线外部整体流场按照局部加密、逐渐过度的方式进行网格划分。该方法和系统实现了可反映导线截面形状和表面形式等细节特征的精细化流场建模。

技术领域

本发明属于输电线路防灾减灾技术领域，具体涉及一种用于导线流场模拟的精细化网格划分方法和系统。

背景技术

近年来，随着电网建设规模的迅速扩大及气候环境的不断变化，输电线路风振灾害愈加严重，导线风振现象已经成为危害输电线路安全稳定运行的一种主要灾害形式。风导线风荷载确定是开展输电线路抗风设计的必要前提，一般通过风洞试验或计算流体力学CFD模拟来实现。考虑到开展大量导线风洞试验的成本相对较高，且难以捕捉导线表面粗糙度引起的局部流场变化，故采用CFD模拟手段研究导线风荷载特性显得更为必要。目前，导线流场CFD模拟采用的计算模型进行网格划分的时候，将导线视为光滑圆柱，没有考虑的导线的具体类型、导线截面和表面粗糙度，导致CFD模拟分析结果与导线实际风荷载存在偏差。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种用于导线流场模拟的精细化网格划分方法和系统。该方法和系统旨在提供一种用于输电线路导线流场模拟的精细化网格划分方法。通过设置合理分区和适当的网格密度，实现了可反映导线截面形状和表面形式等细节特征的精细化流场建模；此外，本发明在整个流场区域全部生成四结点的规则化网格，大大提升了流场模拟的计算效率和精度。本发明在导线风荷载CFD模拟时可以考虑截面形状和表面粗糙度对导线局部流场的影响，提升了模拟结果的准确性，在输电线路导线风荷载设计取值及新型低风压导线研制中具有良好的应用前景。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种用于导线流场模拟的精细化网格划分方法，其改进之处在于，包括：

根据导线类型将导线划分为由圆弧和直线组成的导线截面；

根据导线类型以及所述导线截面的几何形状，按照设定分割区间对所述导线的外部整体流场进行分割；

对分割后的导线外部整体流场按照局部加密、逐渐过度的方式进行网格划分。

本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述根据导线类型将导线划分为由圆弧和直线组成的导线截面，包括：

针对光滑圆线，以所述光滑圆线的外廓线为导线截面；

针对圆绞线，以所述圆绞线外层切点形成大圆周外侧的多个连续小圆弧所构成的波纹圆为导线截面，所述小圆弧的个数根据所述圆绞线的外形确定；

针对型线，以所述型线边缘围成的圆周表面上以固定间距分布V型小豁口的齿形截面为导线截面，V型豁口的宽度、深度和分布根据所述型线的外形设置；

其中，所述导线类型包括：光滑圆线、圆绞线和型线。

本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述设定的分割区间包括：从导线截面开始向外依次设定为：加密区、过渡区和尾流区。

本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述根据导线类型以及所述导线的截面几何形状，按照设定分割区间对所述导线的外部整体流场进行分割，包括：

针对光滑圆线，以中心与所述光滑圆线中心重合的，边长为导线直径第一比值倍数的正方形包围所述导线截面的区域为加密区，对所述加密区采用内圆外方的扇形进行分割，扇形两侧边界为正方形对角线，内侧边界为导线截面，外侧边界为加密区边界；

以横向宽度为整个流场宽度，沿流场水平范围为导线直径第二比值倍数的长方形包围所述加密区的区域为过渡区，采用方形对所述过渡区进行分割；