[发明专利]一种风沙流场中输电铁塔体型系数的修正方法

说明书

本发明涉及一种风沙流场中输电铁塔体型系数的修正方法，包括：在风洞试验场上设置供沙装置和集沙装置模拟风沙两相流风场；建立风洞试验模型，并根据风洞测力试验确定只有风压作用下的所述试验模型体型系数；在所述风沙两相流风场中，根据所述风洞试验中同一风速和某一沙率下，进行所述试验模型的测力试验；确定风沙两相流作用下的所述试验模型体型系数；根据所述只有风压作用下的所述试验模型体型系数和所述风沙两相流作用下的所述试验模型体型系数确定风沙两相流作用下所述试验模型体型修正系数。本发明技术方案准确计算风沙两相流作用下输电铁塔体型系数。

技术领域：

本发明涉及输电铁塔体型系数计算领域，更具体涉及一种风沙流场中输电铁塔体型系数的修正方法。

背景技术：

中国西北地区蕴藏着丰富的煤电和风电资源，为实现“西电东送”、“疆电外送”，输电线路会经过大量的风沙环境地区，在风沙两相流的作用下，杆塔体型系数也将因为风压与沙粒冲击压的联合作用，发生大幅增加。在沙尘暴多发区仍然按照单纯风压进行杆塔风荷载设计，安全隐患大大增加。在此背景下，本发明在风沙流与纯气流两种风场下的风洞试验测力数据的基础上，提出了新的风沙流作用下杆塔节段体型系数的修正方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种风沙流场中输电铁塔体型系数的修正方法，准确计算风沙两相流作用下输电铁塔体型系数。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风沙流场中输电铁塔体型系数的修正方法，包括：

在风洞试验场上设置供沙装置和集沙装置模拟风沙两相流风场；

建立风洞试验模型，并根据风洞测力试验确定只有风压作用下的所述试验模型体型系数；

在所述风沙两相流风场中，根据所述风洞试验中同一风速和某一沙率下，进行所述试验模型的测力试验；确定风沙两相流作用下的所述试验模型体型系数；

根据所述只有风压作用下的所述试验模型体型系数和所述风沙两相流作用下的所述试验模型体型系数确定风沙两相流作用下所述试验模型体型修正系数。

所述供沙装置设置在直流风洞试验段的最前端的风洞上顶板处，用于；所述集沙装置安装在所述风洞试验的试验模型的上游处；通过调节风洞入流风速和所述供沙仪输沙率，形成不同风速和不同风沙流密度组合工况下的风沙两相流风场。

所述供沙装置为可控制输沙率的供沙仪；所述集沙装置为阶梯式集沙仪。

所述风洞试验模型根据风洞断面尺寸和所选输电铁塔节段尺寸确定节段模型的几何缩尺比从而进行制作；所述试验模型安装在固定转盘上时，确保所述试验模型体轴X方向与天平坐标系X轴重合。

所述风沙流场应满足在测力模型高度范围内，不同高度处的风沙流密度ρ_h与目标风沙流密度基本一致。

所述不同高度处风沙流密度ρ_h通过所述阶梯式集沙仪收集到的不同高度处的沙粒质量Q_h和下式确定最终形成的风沙流密度：

式中，A—集沙仪进沙口面积(m²)；U_h—高度h处风速(m/s)；Q_h—采样时间段内集沙仪收集到的不同高度处的沙粒质量(g)；ρ_h—高度h处风沙流密度(g/m³)；T—风沙流采样时间。

通过调整风速、沙粒粒径、供沙仪下沙管高度，使得各个不同高度处的风沙流密度ρ_h与目标风沙流密度基本一致。