厚覆冰导线升力突变机理及数值模拟研究

楼文娟，潘 晨，孙建平

(浙江大学 结构工程研究所，杭州 310058)

0 引 言

架空输电线路导线在表面覆冰后会形成非圆形的截面形状，其风致气动力可诱发导线舞动，严重威胁输电线路的安全[1-2]。

李万平[3-4]、楼文娟[5]、阎东[6]、李新民[7]等对新月形、D形覆冰导线进行风洞试验研究全风攻角下气动力系数。Hisato[8]等对不同厚度的三角覆冰和圆角三角覆冰导线进行表面测压试验和天平测力试验，验证两种试验结果的一致性，并获得了覆冰导线气动力数据。

基于计算流体力学（CFD）的数值模拟方法能够展现完备的流场信息，可与风洞试验互补，便于更深层次地研究流场结构的演化。李新民[9]用SA湍流模型对23 mm厚新月形覆冰导线进行数值模拟，发现在风攻角15°附近存在回流涡现象。Ishihara[10]利用大涡模拟（LES）对圆角三角形覆冰导线进行模拟，模拟结果与风洞试验数据相吻合。林巍[11]、吕翼[12]分别用k-ωSST湍流模型和SA湍流模型对覆冰6.7 mm（导线直径26.82 mm）和覆冰18 mm （导线直径32.76 mm）的新月形覆冰导线进行数值模拟，并得到了较好的模拟结果。符玉珊[13]运用格子玻尔兹曼方法对18 mm覆冰的新月形覆冰导线（导线直径32.76 mm）进行大涡模拟，在较低耗时情况下得到了较高精度的模拟结果。

现有对覆冰导线气动力特性的数值模拟研究中，覆冰厚度多数小于1D（D为导线直径），而根据历史观测数据，覆冰厚度达到1D及以上的情况在覆冰严重地区经常出现[14-15]。图1根据文献[5-6]的风洞试验数据绘制，为不同厚度覆冰导线升力系数随风攻角变化情况的示意图。……