针对典型输电线路在风场作用下的舞动问题,提出了考虑气动阻尼效应的覆冰输电线路舞动动态分析方法。在ABAQUS有限元软件中建立了覆冰四分裂导线的有限元模型。进而利用用户定义的索单元,通过有限元方法施加了气动载荷,将空气动力施加到各子导线的索单元上。根据美国输电线路设计规范提出的ASCE No.74气动阻尼计算方法,进行了输电线路的舞动计算。根据数值模拟结果探讨了风速和线路档距对四分裂导线舞动幅值、轨迹的影响,并与不考虑气动阻尼效应的计算结果进行了比较。结果表明,气动阻尼对覆冰四分裂导线舞动有影响,且在大风速工况下对大档距线路舞动特性显著。本文认为在计算舞动时,气动阻尼的影响不可忽略。

首先基于Hamilton变分准则推导了覆冰导线三自由度耦合动力学方程组,接着采用两种离散方法离散动张力应变,一种是直接使用Galerkin法离散,另一种是先将动张力应变等效处理,然后再使用Galerkin法离散。由风洞试验测得新月形覆冰四分裂导线的气动力系数,并将各子导线的气动力系数等效,接着利用泰勒展开式拟合气动力系数,选取攻角55°进行舞动分析。基于Runge-Kutta法得到两种离散方法下的位移响应曲线,通过对比这两者位移响应曲线的差别,发现不同的离散方法对系统的相位、频率以及振幅皆有一定程度的影响。本文研究有助于理论建模的完善,并能给予实际工程一些指导。