覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)特性矩陣攝動(dòng)法研究.pdf

1、覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)問(wèn)題產(chǎn)生至今已近百年，對(duì)架空輸電線路安全運(yùn)行構(gòu)成了巨大危害。然而由于對(duì)其機(jī)理的研究尚不透徹，迄今未有通用的防治方法。舞動(dòng)通常視為自激振動(dòng)，其研究可歸結(jié)于兩個(gè)方面的穩(wěn)定問(wèn)題:一是靜止平衡，即在靜力平衡位置處施加小幅擾動(dòng)是否發(fā)散;二是穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)，即是否能形成極限環(huán)及其具體形態(tài)。本文中主要針對(duì)前一種穩(wěn)定問(wèn)題，按照Ляпунов一次近似理論，通過(guò)矩陣攝動(dòng)方法求解運(yùn)動(dòng)方程特征值實(shí)部解析表達(dá)式來(lái)分析舞動(dòng)激發(fā)特性，并應(yīng)用風(fēng)洞節(jié)段氣彈模型

2、舞動(dòng)試驗(yàn)和時(shí)程運(yùn)算加以驗(yàn)證。
　　首先針對(duì)三自由度體系完整的推導(dǎo)了其運(yùn)動(dòng)方程?；谙鄳?yīng)的一次近似方程，按照矩陣攝動(dòng)方法得到離散自振頻率下分別對(duì)應(yīng)于豎向、水平向和扭轉(zhuǎn)向的特征值實(shí)部一階攝動(dòng)解。相較于Den Hartog和Nigol機(jī)理等單自由度解，分別相應(yīng)多出一至兩個(gè)附加項(xiàng)。以D型覆冰6分裂導(dǎo)線為例進(jìn)行數(shù)值計(jì)算表明，附加項(xiàng)對(duì)于舞動(dòng)激發(fā)特性具有顯著影響。
　　可以通過(guò)附加項(xiàng)系數(shù)ξ和起舞臨界系數(shù)η的大小關(guān)系來(lái)判斷舞動(dòng)是否激發(fā)。根據(jù)

3、扭轉(zhuǎn)向兩附加項(xiàng)系數(shù)中氣動(dòng)力參數(shù)項(xiàng)κθ1和κθ2大小關(guān)系可以將問(wèn)題簡(jiǎn)化。對(duì)于多數(shù)風(fēng)攻角下κθ1≥κθ2情形，根據(jù)氣動(dòng)力系數(shù)C'L+CD、C'L、C'M正負(fù)可將氣動(dòng)力分為六類(lèi)，繼而在不同類(lèi)別對(duì)應(yīng)風(fēng)攻角下討論舞動(dòng)激發(fā)特性。分析結(jié)果表明三自由度體系將出現(xiàn)舞動(dòng)激發(fā)方向的轉(zhuǎn)換、舞動(dòng)中斷和截止風(fēng)速等現(xiàn)象，隨扭轉(zhuǎn)與豎向頻率之比的變化亦將出現(xiàn)起舞風(fēng)速突變點(diǎn)。氣動(dòng)力一、二類(lèi)下C'L+CD均為負(fù)，由于C'L正負(fù)不同將導(dǎo)致舞動(dòng)激發(fā)特性截然相反，此現(xiàn)象通過(guò)風(fēng)洞氣

4、彈節(jié)段模型舞動(dòng)試驗(yàn)得到驗(yàn)證。
　　對(duì)于整檔連續(xù)導(dǎo)線，應(yīng)用漢密爾頓原理，通過(guò)采用基于全局形函數(shù)的伽遼金加權(quán)殘值方法，推導(dǎo)得到運(yùn)動(dòng)微分方程。通過(guò)采用合理的對(duì)角結(jié)構(gòu)阻尼矩陣形式得到懸鏈線位置處對(duì)應(yīng)于各階自振模態(tài)的特征值實(shí)部一階攝動(dòng)解。矩陣初等變換表明奇數(shù)階與偶數(shù)階實(shí)部互相獨(dú)立。較高張力比下根據(jù)模態(tài)振型特點(diǎn)可以將一階攝動(dòng)解簡(jiǎn)化，其形式與三自由度體系時(shí)相同。
　　通過(guò)與時(shí)程計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明，應(yīng)用一階攝動(dòng)解可以用于判斷不同張力比下形成穩(wěn)

5、定舞動(dòng)軌跡時(shí)的位移形態(tài)。豎向1階和扭轉(zhuǎn)向1階模態(tài)頻率相等時(shí)通常產(chǎn)生起舞風(fēng)速的突變?；趹益溇€位置處的特征值實(shí)部分析對(duì)于舞動(dòng)激發(fā)特性分析是適用的。平均風(fēng)荷載下進(jìn)行舞動(dòng)時(shí)程計(jì)算時(shí)，有必要初始施加非對(duì)稱(chēng)干擾以激發(fā)反對(duì)稱(chēng)位移。
　　對(duì)于氣動(dòng)力五、六類(lèi)，C'L+CD和C'M均為正，此時(shí)按照Den Hartog和Nigol機(jī)理不會(huì)發(fā)生舞動(dòng)。在三自由度和整檔導(dǎo)線兩個(gè)層面，一階攝動(dòng)解分析均表明此時(shí)滿(mǎn)足一定氣動(dòng)力條件下亦會(huì)激發(fā)舞動(dòng)。通過(guò)時(shí)程計(jì)算得到