[發明專利]基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法

有效

• 申請號: 201810891566.6
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109033666B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 楊曉輝;晏致濤;陳上吉;黃玨;劉欣鵬;張博;呂中賓;李清;盧明;寇曉適;趙書杰;王超;艾文君
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;重慶科技學院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q50/06;G06F111/10;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 姚坤

1.一種基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法，其特征在于包括以下步驟：

S1：確定梁單元類型和輸電線路導線分裂數2N；建立整體坐標系和局部單元坐標系；分別獲取輸電線路中任一導線參數、絕緣子串參數、覆冰參數、所有導線與絕緣子串之間的約束參數以及間隔棒參數，建立導線靜態模型；將導線靜態模型擴至輸電線路，得到輸電線路靜態模型；

S2：沿輸電線路分布方向依次建立2N分裂間隔棒模型；

S3：采用斜風分解法對流經任一導線的風速進行分解，得到分解風速后，求解任一導線的升力、阻尼力和扭矩；

S4：將步驟S3得到的升力、阻尼力和扭矩對步驟S1得到的導線模型進行加載，得到導線受力模型；

S5：求解轉換矩陣，獲取導線所有局部坐標單元結點的運動位移值、速度值；將導線位移整體坐標系轉換到局部單元坐標系；

S6：求解單線每個局部單元兩個結點的結點力，利用轉換矩陣，得到導線整體力；

S7：將步驟S6得到導線整體力轉換成整體坐標系，得到導線覆冰舞動模型，從而得到輸電線路覆冰舞動模型。

2.根據權利要求1所述的基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法，其特征在于：所述梁單元類型為Beam188；所述梁單元位于整體坐標系和局部單元坐標系；整體坐標系為X、Y、Z，局部單元坐標系為x₁、x₂、x₃，輸電線路上任意結點有6個自由度，3個平動自由度3個扭轉自由度；

所述導線參數至少包括導線截面面積、導線初張力、導線材料屬性、導線截面屬性、導線均布比載γ、弧垂最低點的軸向應力σ₀、導線水平跨度l；

所述絕緣子串參數至少包括絕緣子截面面積、絕緣子長度、絕緣子材料屬性、絕緣子截面屬性；

所述約束參數至少包括導線與絕緣子的彈性模量；

所述間隔棒參數至少包括間隔棒材料屬性、截面屬性和結構參數。

3.根據權利要求2所述的基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法，其特征在于所述建立導線靜態模型具體步驟為：

S11：計算等高懸點架空線的檔內懸鏈線長度L：

其中，γ為導線均布比載、σ₀為弧垂最低點的軸向應力、l為導線水平跨度；

S12：計算架空線最低點至左側低懸掛點的水平距離a：

其中，h為架空線最低點至左側低懸掛點的海拔高度差值；

S13：計算檔距中央弧垂f：

S14：通過導入關鍵點橫坐標x，計算關鍵點縱坐標y：

其中，x為沿導線方向的橫坐標；h'為絕緣子掛點高度；

S15：改變步驟S14中沿導線方向的橫坐標x，對應得到的2N個導線局部單元縱坐標y，根據2N個局部單元坐標，得到導線靜態模型。

4.根據權利要求3所述的基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法，其特征在于在步驟S1中，將導線靜態模型擴至輸電線路時，根據輸電線路導線分裂數2N，對導線靜態模型進行2N次復制得到輸電線路靜態模型。

5.根據權利要求1所述的基于梁單元的覆冰導線舞動ANSYS數值模擬方法，其特征在于：所述2N分裂間隔棒模型為根據所述導線的縮尺比例進行等比例縮小的虛擬模型，其中2N為大于等于1的整數；

所述2N分裂間隔棒模型包括第一平面、第二平面、第三平面和2N條相互平行的輸電線，所述第一平面、第二平面、第三平面相互平行且與所述輸電線相垂直，所述第一平面、第三平面到所述第二平面的距離均為L_jgb；

2N條輸電線的截面連線呈正2N邊形，相鄰兩條輸電線之間均連接有一根分裂間隔棒，所述輸電線從所述分裂間隔棒的線夾孔(23)內穿過，2N條分裂間隔棒分布在所述第一平面、第二平面、第三平面中的至少兩個平面上。