间隔棒的优化布置和覆冰导线舞动的数值分析.pdf

摘要 覆冰导线舞动和次档距振动严重危害输电线路的安全运行，是目前国内外 许多学者关注的重要课题。但是对导线舞动问题的研究，大多数学者都是基于传 统的舞动机理，采用离散的理论模型或有限元方法，对目标模型进行简化处理， 不能够完全体现覆冰导线连续体振动的特性。本文在国内外研究的基础上，全面 考虑影响导线舞动的因素，并认为导线覆冰后冰和导线为一体，舞动时绕覆冰导 线质心扭转的原则，然后基于哈密顿原理建立连续体动力学模型，就其舞动的复 杂高维非线性进行了研究。 首先对次档距的带有约束条件的非线性整数规划进行求解，利用Lingo软件 编程，求出其K-T点。然后基于整档内相邻次档距之差的绝对值总和最大化原 理，并考虑以往的一些原则和经验，列出具体的计算步骤，利用Fortran语言编 程，实现间隔棒的最优化布置。并对几个不同档距进行了优化布置。 基于Den．Hartog垂直单自由度舞动机理，利用哈密顿原理建立了风偏平面 内竖直单自由度覆冰导线舞动的动力学模型；高次项保留到三次项，并研究了结 构参数和环境参数对垂直舞动振幅和临界风速的影响，并以此为据，提出了防止 舞动的措施。 基于0．Nigol扭转舞动机理，利用哈密顿原理建立了风偏平面内绕其质心扭 转的垂直．扭转两自由度耦合动力学模型，高次项保留到三次项，并研究了参数 对垂直舞动振幅和扭转舞动振幅的影响，随后分析了参数对临界风速的影响。发 现在一定条件下，垂直振幅为零，而扭转振幅并不为零的现象，因此又建立了单 自由度扭转振动模型，分析了参数对其特性的影响，并对比分析了两种模型下参 数对扭转振幅的影响。 覆冰导线舞动不仅发生竖直和扭转方向的振动，还发生水平方向的振动，因 此又建立了竖直、水平和扭转方向振动三自由度耦合动力学模型。得出三个方向 的位移时程曲线和振动频率，并研究了参数对竖直、扭转和水平方向振动的影响， 随后又分析了参数对临界风速的影响，得出覆冰导线舞动的一些基本特征。 最后，在相同的参数条件下，对比分析了三种模型下的垂直、扭转振幅及临 界风速，得出三自由度耦合模型最能体现覆冰导线舞动的特性，两自由度模型也 能解决实际的工程问题，而单自由度模型只能定性地反映舞动特性一些趋势。 关键词：非线性整数规划， 间隔棒优化配置，覆冰导线舞动，临界风速 ABSTRACT Iced conductorand areboth oscillation，which gallopingsubspan important concernedwithscholarsofdomesticand seriousharmtothe subjects overseas，do safe oftransmissionlines．Butfor onthe ofconductor operation study problem discrete ontraditional scholarsused mechanism，most galloping，based galloping modelorthefiniteelement methods method，and model，these theory simplified on cannotreflectcharacteristicsofvibrationofthecontinuumstructure．Based