[發明專利]一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數方法及系統

在審

• 申請號: 201810358477.5
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108959688A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 黃國;楊風利;張宏杰;王飛;許軍;李偉
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院;國網新疆電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數方法，其特征在于，包括：

基于待計算單根角鋼的形狀建立角鋼模型，并基于所述角鋼模型繪制計算域；

通過繪制輔助圖形將所述計算域分割為子計算域，所述子計算域可將固定風向角的風向轉換為任意風向角進行計算；

基于所述子計算域計算輸電鐵塔單根角鋼的氣動力系數。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于待計算單根角鋼的形狀建立角鋼模型，包括：

以所述角鋼形心位置為坐標原點，建立坐標系；

在所述坐標系中建立角鋼模型。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過繪制輔助圖形將所述計算域分割為子計算域，包括：

以坐標系的原點為圓心，角鋼長度的1～2倍為半徑繪制球形；

在所述球形外部，以長為所述球形半徑的11～22倍，寬為所述半徑的8～16倍，高為所述半徑的5～10倍，繪制長方體；

通過所述球形和長方體將所述計算域分割為球形子計算域和長方體子計算域。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述子計算域可將固定風向角的風向轉換為任意風向角進行計算，包括：

球形子計算域可繞球心轉動使固定風向角的風向轉換為任意風向角進行計算。

5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述球形子計算域包括：

球面以里至所述待計算角鋼表面。

6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述長方體子計算域包括：

球面以外至長方體表面，所述長方體子計算域固定不動。

7.如權利要求5或6任一項所述的方法，其特征在于，所述基于所述子計算域計算輸電鐵塔單根角鋼的氣動力系數之前，包括：

分別在所述待計算角鋼表面、球形的球面和長方體表面劃分節點；

基于角鋼表面節點與球形表面的節點進行連接繪制網格；

基于長方體表面的節點和球形表面的節點進行連接繪制網格。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述待計算角鋼表面劃分節點，包括：

在所述待計算角鋼表面，沿角鋼軸向方向網格節點間距控制在毫米量級，角鋼長度方向網格節點間距控制在厘米量級，角鋼肢尖劃分4～8節點，肢邊劃分20～40節點，肢背長度方向劃分80～160節點。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述球形的球面和長方體表面劃分節點，包括：

將所述球形的球面上1/4的弧長劃分20～40節點；

對所述長方體的長、寬、高邊分別劃分30～60、30～60、50～100節點。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述子計算域計算輸電鐵塔單根角鋼的氣動力系數，包括：

在所述任意風向角下將角鋼表面的受力分解在順風向和橫風向上，并提取角鋼表面所受到的順風向風載荷和橫風向風載荷；

基于所述順風向風載荷和橫風向風載荷分別計算角鋼在順風向上的氣動力系數和橫風向上的氣動力系數。

11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述順風向上的氣動力系數，按下式計算：

C_d＝2F_d/(ρU²S)

所述橫風向上的氣動力系數，按下式計算：

C_l＝2F_l/(ρU²S)

式中：C_d：順風向上的氣動力系數；F_d：順風向風載荷；ρ：空氣密度；U：參考的來流風速；S：0°風向角時角鋼模型的迎風面積；C_l：橫風向上的氣動力系數；F_l：橫風向風載荷。