关键词:
输电线路
预测模型
流体力学
热力学
对流换热
努赛尔数
FLUENT
摘要:
近年来,国家为了实施“西部大开发”和“西电东送、北电南送”等战略目标,推进超特高压输电工程的建设,使得超特高压输电线路难免经过一些有利于覆冰发展的微气象、微地形地区和高海拔的覆冰区。因此对输电线路开展相关的基础理论研究,建立起有效的、精确的输电线路覆冰生长预测模型,是保障其在各种恶劣的环境中安全、可靠运行的基础。覆冰形成过程复杂,其过程不仅包括水滴碰撞输电线路等流体力学过程,也包括水滴在线路上释放潜热并发生冻结的热力学过程。因此覆冰这种物理现象可简单地分解为水滴对线路的碰撞、线路对水滴的捕获和水滴在线路上的冻结。本文首先对导线的外流场进行仿真模拟,获得导线沿面及其周边的外流场分布情况,包括速度场、温度场、压力场,并对其影响因素进行分析;据速度场分布分析水滴的受力情况并仿真水滴运动轨迹,并进一步进行水滴局部碰撞率及局部碰撞率影响因素研究。在外流场分析和水滴碰撞率研究的仿真基础上,继续深入分析液滴在线路上发生冻结的热平衡过程,通过建立覆冰热平衡方程,分析热平衡过程中的对流换热的影响,对努赛尔数进行数值模拟,通过对导线及圆柱表面局部平均努赛尔数的仿真模拟,对传统的Nu数的计算公式进行改进,最终建立覆冰生长流体力学模型,使得覆冰质量计算更接近于实际,使得覆冰生长预测模型较传统公式的计算更加有效和精确。