[发明专利]一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统及方法

权利要求书

1.一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，包括：

四基输电塔，其包括两基边界塔与两基中间塔，其中，一基中间塔为完全气动弹性模型，以作为试验的目标塔；另一基中间塔为等效支架塔，以作为试验中会发生倒塌的薄弱塔；

三跨导线地线，两两相邻的所述输电塔之间通过所述导线地线连接；其中，试验测点布置在所述目标塔上以及所述导线地线的关键节点上；

所述薄弱塔包括：

支架塔装置，其作为实际工程中输电塔的等效缩尺支架模型；

倒塌触发装置，其用于触发所述支架塔装置发生侧向位移的方向及时刻；以及，

限位控制装置，其用于控制所述支架塔装置侧向位移时的幅度。

2.根据权利要求1所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述目标塔的完全气动弹性模型是指，满足几何相似、Strouhal数相似、弗劳德数相似、弹性参数和惯性参数相似，同时，所述目标塔的杆件满足刚度相似、气动外形相似，并通过内置铅丝满足质量相似。

3.根据权利要求1所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述导线地线采用修正系数对跨度进行缩减，使其能够适用于现有的风洞试验室尺寸；所述导线地线的等代缩尺模型采用外包ABS塑料管并用不锈钢丝配重的方式以模拟导线地线的迎风面积和质量；导线地线等代缩尺模型上的轴力、风力、重力之比与原输电导线地线相等。

4.根据权利要求1所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述试验测点的测量装置包括激光位移计、加速度传感器和可测量动应变的光纤布拉格光栅。

5.根据权利要求1所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述支架塔装置包括：塔头框架、塔身和钢板底座及支架，所述塔头框架用于模拟实际输电塔的塔头结构以及悬挂绝缘子串和导线结构；所述塔身的上端连接所述塔头框架且所述塔身的下端连接所述钢板底座及支架，其中，所述塔身设有球铰，所述球铰用于模拟不同方向的倒塔侧移。

6.根据权利要求5所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述倒塌触发装置包括：第一撑杆、电磁控制器、磁吸板和电磁控制底座，所述第一撑杆的上端可转动地连接在所述塔头框架上且所述第一撑杆的下端通过所述磁吸板连接在所述电磁控制底座上，所述电磁控制底座与磁吸板通过磁吸连接。

7.根据权利要求5所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其特征在于，所述限位控制装置包括第二撑杆、滑块、滑轨，所述第二撑杆的上端可转动地连接在所述塔头框架上且所述第二撑杆的下端通过所述滑块滑动连接在所述滑轨上，所述滑轨上设有限位块，所述限位块用于控制支架塔装置的最大侧倒值。

8.一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验方法，利用如权利要求1-7任一所述的试验系统，其特征在于，包括：

用于风洞中的风场模拟：通过木质格栅和粗糙元的不同布置方式，以模拟具有不同湍流度的脉动随机风场；

用于输电线路连续性倒塌的工况模拟：根据实际线路的破坏情况或者研究需求，确定所述薄弱塔的球铰高度，通过此球铰模拟输电塔发生弯折的位置；

将测量装置包括激光位移计、加速度传感器和可测量动应变的光纤布拉格光栅按照试验设计的测点位置进行布置安装；

根据实际线路的地貌类型和试验设计的风速工况、湍流度工况，确定木质格栅和木质粗糙元的布置位置；

通过控制倒塔触发装置，令薄弱塔在需要的时刻发生倒塔破坏；

将输电线路完全气弹模型置于不同风速工况和风攻角工况下，测量目标塔的塔顶位移和加速度、绝缘子应变、导地线关键节点的位移和加速度数据，记录目标塔的破坏位置及破坏形式。