[发明专利]一种输电导线气动特性风洞测量方法和装置

权利要求书

1.一种输电导线气动特性风洞测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定气动特性风洞实验所用导线型号及试验工况，具体包括：试验模拟风速、试验模拟湍流强度、试验模拟风向角；

(2)依据风洞尺寸及试验需模拟湍流强度工况，设计实验用格栅尺寸，利用钢材组装制作风洞实验所用可移动式格栅；格栅采用3cm×3cm截面的合金钢材组装，栅条之间通过角铝固定连接，格栅与风洞的连接方式采用在格栅底部加装垫脚螺栓，将格栅支撑于风洞顶壁上，格栅顶部与洞壁之间加垫橡胶垫；格栅流场测试包括：(a)风洞安全性检查，连接螺栓有无松动；检查风洞动力端电动机、继电器、变频器连接是否正常且能够正常运行；检查风洞管道中是否有异物存在；(b)依据风洞实际情况，确定格栅放置范围，依据风洞中测量装置位置，确定测量流场的位置，在风洞地面安装固定可移动支架，并在支架上安装固定热线探头测试架；(c)热线风速仪配置三个探头并开启，设定热线风速仪的采样频率，采样时间，对热线风速仪的三个探头的进行标定，拟合风速与电压的线性曲线，标定完成后将热线探头安装固定在热线探头测试架上；(d)启动风洞，待稳定风速，以风洞内部毕托管测得风速为参考，热线风速仪开始测量；(e)待测试完毕后，移动支架，分别测试五组不同高度的瞬时风速，待所有测点测完，改变风速再次进行测量，直至所有的来流风速下测点均进行测量，关闭风洞；(f)加入实验所用格栅，重复步骤(d)、步骤(e)，并对实验数据处理，并对比设计公式(1)与实验测量顺流向湍流强度，完成流场测试；

所述实验所用格栅利用合金钢材组装，设计制作风洞实验所用可移动式格栅，按照公式(1)进行设计，

其中：I_u1为顺流向湍流强度期望值，x为热线探头测点与格栅的距离，M为网格孔的尺寸式中栅条纵向宽度为a，栅条横向宽度为c，间隔宽度为b，高为d，y为格栅网格孔隙率；

(3)上电开启风洞，待风速达到试验模拟风速后，利用热线风速仪测量输电导线模型测试区的速度分布，关闭风洞，数据处理获得对应的湍流特性参数和流速分布；

(4)在风洞中依次加入设计的格栅，重复步骤(3)，获得对应格栅湍流场的湍流特性参数和流速分布，直至完成所有格栅流场测试，并将测试仪器及格栅移出风洞；

(5)设计输电导线气动特性风洞测量装置，包括六分量天平和输电导线模型，还包括钢制圆筒、圆筒盖板、π形固定连接件以及输电导线固定连接件，所述钢制圆筒底部固定在风洞壁面上，所述圆筒盖板固定在钢制圆筒顶部，所述π形固定连接件设置在钢制圆筒内，所述π形固定连接件底部固定在风洞壁面上，π形固定连接件顶部与六分量天平相连接，所述六分量天平上方与输电导线固定连接件相连接，输电导线模型利用螺栓紧固件与输电导线固定连接件固定；所述钢制圆筒包括圆筒柱体和平焊在筒体两端的法兰圆盘，所述法兰圆盘上设有多个过孔，底部法兰圆盘通过螺栓及金属垫片固定在风洞壁面上，顶部法兰圆盘通过螺栓及金属垫片与圆筒盖板相连接，所述钢制圆筒柱体上开有一个矩形凹槽，所述矩形凹槽中心位置与测量所用六分量天平中心高度相同，所述测量所用六分量天平的信号线经钢制圆筒柱体上的矩形凹槽与外部采集系统相连接；并在风洞中安装调试，将输电导线模型整体安装在六分量天平上，确保试验设备牢固可靠；

(6)依次上电开启六分量天平测试系统，上电开启风洞，待风速达到试验模拟风速后，测试输电导线气动力并记录数据，改变输电导线入流风向角，测试输电导线气动力并记录数据，直至所有风向角测试完毕；

(7)再改变风洞来流风速，待风速达到试验模拟风速后，再次测试输电导线气动力并记录数据，直至所有风向角测试完毕；

(8)重复步骤(7)，直至所有试验模拟风速均测试完毕，依次关闭风洞，关闭六分量天平测试系统；

(9)在风洞中依次加入设计的格栅，重复步骤(6)至步骤(8)，获得对应格栅湍流场中输电导线气动力，直至完成所有格栅流场测试；

(10)改变输电导线气动特性风洞测量装置天平测量位置，将输电导线模型中子导线安装在六分量天平上，重复步骤(6)至步骤(9)，直至完成所有子导线气动力特性测试，并获得对应格栅湍流场中分裂子导线气动力特性，直至完成所有格栅流场测试；

(11)对比各工况下气动力数据，分析气动力变化规律，完成输电导线气动特性试验。