修正Von—karman谱输入的输电塔结构脉动风数值模拟.pdfVIP

2009年 10月 吉 林 电 力 Oct．2009 第 37卷 第 5期 (总第204期) JilinElectricPower V01．37 No．5 (Ser．No．204) 修正Von—karman谱输入的输电塔结构 脉动风数值模拟 NumericalSimulationofInputTransmissionTowerStructurePulseW indBased onModifiedVon—karman Spectrum Input 祝 贺 ，王金岭 ，裴延学 (1．东北电力大学，吉林 吉林 132012；2．吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021) 摘 要 ：针对强风作用下输电塔结构的振动形态，充分考虑脉动风的空间相关性，采用修正的Won—karman谱模拟 脉动风荷 ，并引入快速傅里叶变换技术构建输电塔结构的脉动风速时程 ，得到结构的节点位移及加速度等时程 曲 线 。完成了对输 电塔结构的风速时程分析 ，结构振动情况与实际相近 。 关键词 ：输电塔结构 ；Von—karman谱；脉动风；数值模拟 Abstract：ModifiedVonkarmanSpectrum simulatedpulsewindloadWasadoptedaccordingtothevibrationstatus oftransmissiontowerunderstrongwind．FastFouriertransform algorithm wasintroducedtoconstructthewind velocityprogressoftransmissiontower．Historycurveofstructurenodeincludingdisplacementandaccelerateetc． couldbeobtained．Thestructurevibratingsituationismoreclosetorealsituation． Keywords：transmissiontowerstructure；Von—karmanspectrum ；pulsewind；numericalsimulation 中图分类号 ：TM753 文献标识码；A 文章编号 ：l009—5306(2009)050012一O 输 电塔作为输电线路 的重要组成部分，其结构 线 比实际记录更具有代表性 ，因而在实际工程中广 安全性决定了输电线路的安全运行。我国目前对电 泛应用 。 能的巨大需求 ，高电压、远距离输 电已是必然趋势 ， 因此决定了输电塔结构的高度逐渐增加 ，而输 电塔 l 自然风基本特性 作为高柔结构，长期处于风荷作用之下，尤其是东南 沿海地 区，强风环境引起输 电塔结构的各种动力响 地球大气层 内空气的运动就产生风，风吹过地 应是影响塔正常运行和导致倒塔事故的主要原因。 面时，由于地面上的各种粗糙元的作用 ，会对风的运 目前 ，对输 电塔结构的风振分析一般是在频域 动产生摩擦阻力 ，使风的能量减少并导致风速减小。 或时域范围内进行 ，频域法 由随机振动理论建立起 减小的程度随离地高度的增加而降低，受到地球表 输入风荷谱特性与输 出结构反应之间的直接关系， 面摩擦阻力影响的大气层称为大气边界层 ，在大气 但频域法只能对结构进行线性分析 ，时域法是将随 边界层中，空气运动是一种随机的湍流流动 ，长期以 机风荷模拟成时间的函数 ，然后直接求解运动方程， 来，人们对大气边界层内风特性进行了大量的研究 能够进行较精确的非线性分析 ，结构的位移、加速 工作 ，希望用一个通用 的解析式来描述风特性， 度 、速度可以直接求出。对结构进行时域的风振分 但非常困难。目前，研究大气边界层内风特性时，将 析，就需要获取尽可能接近和