[发明专利]一种输电导线气动特性风洞测量方法和装置

说明书

本发明公开了一种输电导线气动特性风洞测量方法和装置，借鉴风洞实验及空气动力学知识，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；(2)设计制作风洞实验所用可移动式格栅，并确定实验装置布置位置；(3)开启风洞，流场测试并数据处理获得对应的湍流特性参数和流速分布；(4)设计输电导线气动特性风洞测量装置，并在风洞中安装调试；(5)开启风洞，测试不同工况下输电导线气动力特性记录数据，直至所有工况都测试完毕；(6)对比各工况下气动力数据，分析其中变化规律，完成输电导线气动特性试验；该方法可以精确采集各种风速及风向角下的输电导线模型的气动参数，提高试验效率，具有较强的工程价值和实际意义。

技术领域

本发明涉及风洞实验测量领域，特别涉及一种输电导线气动特性风洞测量方法和装置。

背景技术

气动特性是指作用在研究的物体上的空气动力和空气动力力矩随物体几何外形、运动姿态、速度和大气密度等参数变化的规律，而低速风洞是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟测试物体周围气体的流动情况，并通过量化的气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，是研究气动特性最常用、最有效的工具。在现有技术中，我国《110kV～750kV架空输电线路设计规范》(GB5045-2010)和《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2012)均规定，线径小于17mm时阻力系数取1.2，大于或等于17mm时取1.1；但是国内外现行规范仅对分裂导线的整体做出规定，对于分裂的导线，在计算风荷载时，各子导线均按单导线计算，没有考虑子导线间相互遮挡对阻力系数的影响。裸导线截面可近似看作圆形，气动力特性与经典的圆柱绕流问题类似，风速、湍流度、风向角、导线外径、导线表面粗糙度、结冰工况等因素都会影响导线的气动力特性。这样的差异在极端在强风作用下易发生意外，对附近一定范围内的构件或设备造成损坏，严重危及整个变电站安全运行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种输电导线气动特性风洞测量方法和装置，确定了输电导线气动特性流场测量方案，设计装置综合考虑成风洞环境，安装拆卸过程简单方便，提高试验效率，设计输电导线气动特性风洞测量装置，保证实验过程中六分量天平的安全及可靠运行，具有较强的工程价值和实际意义。

本发明的目的一方面是这样实现的：一种输电导线气动特性风洞测量方法，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：(1)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、变频器等电气设备连接是否正常连接且能够正常运行；检查风洞管道中是否有异物存在；(2)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；(3)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；(4)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；(5)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；(6)加入实验所用格栅，重复步骤(4)、步骤(5)，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，