[發(fā)明專利]一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數(shù)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810358477.5
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108959688A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃國;楊風(fēng)利;張宏杰;王飛;許軍;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數(shù)方法及系統(tǒng)，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(fēng)向角的風(fēng)向轉(zhuǎn)換為任意風(fēng)向角進(jìn)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(shù)。本發(fā)明基于網(wǎng)格劃分軟件和計算流體力學(xué)軟件提供計算單根角鋼氣動力系數(shù)的方法，可替代費(fèi)用高昂的風(fēng)洞試驗手段，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路領(lǐng)域，具體涉及一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數(shù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，電力行業(yè)發(fā)展迅速，推動了輸電鐵塔行業(yè)的快速發(fā)展。輸電鐵塔是架空線路的支撐點(diǎn)，在目前的電力領(lǐng)域中，電力的輸送離不開輸電鐵塔，輸電鐵塔通常由角鋼拼接而成，其為風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，幾乎每年都有輸電鐵塔因強(qiáng)風(fēng)造成強(qiáng)度破壞。在常規(guī)的抗風(fēng)設(shè)計中，通常以角鋼拼接而成的節(jié)段為單元進(jìn)行校核計算風(fēng)載荷，獲得輸電鐵塔的氣動力系數(shù)，造成忽略了單根角鋼所受風(fēng)載荷的差異。而單根角鋼的風(fēng)載荷可通過風(fēng)洞試驗測得，但風(fēng)洞試驗費(fèi)用高昂，如何低成本的計算單根角鋼的氣動力系數(shù)目前尚待解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數(shù)方法及系統(tǒng)，立足于計算流體力學(xué)軟件和網(wǎng)格劃分軟件，實(shí)現(xiàn)輸電鐵塔風(fēng)載荷的精細(xì)化計算。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種計算輸電鐵塔角鋼的氣動力系數(shù)方法，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(fēng)向角的風(fēng)向轉(zhuǎn)換為任意風(fēng)向角進(jìn)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(shù)。

優(yōu)選的，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(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系；

在所述坐標(biāo)系中建立角鋼模型。

優(yōu)選的，所述繪制輔助圖形將所述計算域分割為子計算域，包括：

以坐標(biāo)系的原點(diǎn)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。

優(yōu)選的，所述子計算域可將固定風(fēng)向角的風(fēng)向轉(zhuǎn)換為任意風(fēng)向角進(jìn)行計算，包括：

球形子計算域可繞球心轉(zhuǎn)動使固定風(fēng)向角的風(fēng)向轉(zhuǎn)換為任意風(fēng)向角進(jìn)行計算。

優(yōu)選的，所述球形子計算域包括：球面以里至所述待計算角鋼表面。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，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(shù)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(jié)點(diǎn)；

基于角鋼表面節(jié)點(diǎn)與球形表面的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接繪制網(wǎng)格；

基于長方體表面的節(jié)點(diǎn)和球形表面的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接繪制網(wǎng)格。

優(yōu)選的，所述在所述待計算角鋼表面劃分節(jié)點(diǎn)，包括：

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