[发明专利]计及风速、污秽、粒径的防湿雪绝缘子防污特性分析方法

权利要求书

1.一种计及风速、污秽、粒径的防湿雪绝缘子防污特性分析方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、建立防湿雪绝缘子及空气流场模型；

步骤2、对空气流场模型进行网络划分；

步骤3、设置防湿雪绝缘子及空气流场模型的边界及初始条件；

步骤4、对空气流场模型进行求解计算；

步骤5、对求解结果进行后续处理得到防湿雪绝缘子防污特性；

所述防湿雪绝缘子模型是节选了整个绝缘子中的一个大伞群，加上两个小伞群，并将绝缘子杆部简化为了圆柱体；所述空气流场模型的流场区域的尺寸为2100×2600×2800mm，其中左侧为空气流场的进口，右侧为空气流场的出口；

所述步骤2采用采用四面体的网格划分方法进行网格划分，在网格划分时，对绝缘子模型进行压缩处理，得到完整的绝缘子表面边界面，保证在流体实验中完成绝缘子壁面静态压力分布显示、空气流场矢量方向显示、污秽颗粒捕捉；

所述步骤3的具体实现方法为：

⑴设置流场入口：流场入口设置为速度入口，负责进入一定速度的空气流、进入一定湿度比例的水、进入离散相的污秽颗粒流；

⑵设置流场出口：流场出口设置为压力出口，用于空气流体和表征湿度特征的液体相流出空气流场模型；

⑶设置流场边界：流场边界在Mesh模块的处理时，被命名为壁面，进入Fluent流体计算模块是会被自动定义为壁面；

⑷设置绝缘子表面：绝缘子面需设置为壁面，接收到外界流场的压力、离散相——污秽颗粒的影响；

所述步骤4的具体求解方法为：将绝缘子周围的空气流场应定义为典型的湍流流场，采用压力基求解器，湍流的控制方程选用Fluent仿真模块中的标准k-ε双方程模型，求解时采用非稳态求解的方式，计算流体的流场分布情况，再加入离散相后使用稳态状态下的耦合计算求解；

所述k-ε双方程模型为：

式中：k表示湍动能、ε表示耗散率，G_k代表由平均速度梯度引起的湍流动能项；G_b代表由浮力而引起的湍动能项；Y_M代表可压缩湍流中的脉动扩张量；C_1ε、C_2ε、C_3ε代表常系数，根据经验取值；σ_k、σ_ε代表湍动能k和耗散率ε对应的普朗特数；S_k、S_ε代表用户定义的源项；

在计算流体的流场分布时，使用标准壁面模型函数对模型进行近壁面处理，对于离散相方程采用了压力—速度修正法，并应用了Simple算法对流场的压力分布进行计算；

所述步骤5的具体处理方法包括：

⑴流场分布后处理：计算收敛并逐渐完成计算后，对仿真结果进行后处理，得到绝缘子周围流场的分布，获得绝缘子所受压力云图；

⑵颗粒运动轨迹后处理：颗粒从流场的入射口进入流场，在气流的影响下经过绝缘子周围，被绝缘子表面吸收或者从流场边界逃逸，得到流场影响下颗粒的运动轨迹；

⑶计算碰撞率：用N_t表示与绝缘子表面发生碰撞的污秽颗粒数目，用N表示绝缘子周围空气流场中通过的污秽颗粒总数，而表征绝缘子积污特性的碰撞率P_E为两者的商。