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基于Fluent与LS—DYNA风沙粒子冲击高压输电线路的数值模拟

应用与试验 2012年第4期(总第120期)·杏『I械研究与应用· 基于Fluent与LS—DYNA风沙粒子冲击 高压输电线路的数值模拟 花广如,芦 信,肖 强,王海洋 (华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定 071003) 摘 要:为揭示西北地区架空高压输电线路在沙尘环境下导线表面状态恶化的原因,基于Fluent两相流模型分析风沙 流绕流导线的速度大小以及沙粒与导线碰撞的方向,同时运用LS—DYNA分析了导线垂直撞击导线过程。模 拟结果表明:在15m/s风速下,导线处最大风速可达20.9m/s;在最大风速作用下,0.75mm的沙粒冲击导线产 生最大位移为lOxlO~mm,最大冲击应力为16MPa。 关键词:绕流速度;冲击;动力学模拟 中图分类号:TM854 文献标识码:A 文章编号:1007—4414(2012)o4一Ol18—03 Numerical simulation studiy on impacting high-voltage transmission lines by sand based on Fluent and LS—DYNA Hua Guang—ru,Lu Xin,Xiao Qiang,Wang Hai-yang (School ofenergypower engineering,North China electric power university,& //ebei 071003,China) Abstract:In order to reveal the reason of surface appearance womened in sandstorm environment in the northwest of China, the velocity flowing around the conductor and impacting direction between sand and conductor are analyzed based on FLUENT modd of two phase flow,meanwhile,the impacting process is simulated.Simulation results show that the maximum sustained wind speed amounts to 20.9m/s in nearby conductor under the initial velocity 15m/s;The maximum displacement is 10xl0一 mm in the process which sand size is 0.75mm,and maximum stress is 16 MPa. Key words:flowing around velocity;impacting;flight dynamic 1 引 言 模拟试验后的导线利用电子显微镜对其进行观察并 在沙尘环境下,运行一段时间的高压输电线路表 记录粗糙度的改变值再结合已有理论对结果进行分 面状态与出厂时相比,已 重改变。这带来的直接后 析。但对于风沙冲击高压输电导线的研究还尚未报 果是输电线路表面粗糙度下降。输电线路表面粗糙 道。 度下降导致导线表面尖端凸起和金属微刺数量大大 基于Fluent与LS—DYNA联合仿真,在设定的计 增加,在导线工作过程中,这些尖端凸起和金属微刺 算区域内对风沙冲击架空导线过程进行模拟。利用 会产生尖端放电的电晕现象,降低了架空导线输电效 Fluent计算了风沙流绕流导

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