两种典型覆冰斜拉索气动特性及驰振分析

应用FLUENT中的SST k-ω模型对不同风速下三维新月形、D形覆冰斜拉索的绕流场进行数值模拟,得到了0°~60°风攻角下的阻力系数、升力系数以及驰振力系数,并与直向拉索的模拟数据进行对比,进而研究风速、覆冰类型、风攻角以及斜向角度对拉索气动特性和驰振稳定性的影响规律。结果表明:风速、覆冰类型、风攻角以及斜向角度对覆冰斜拉索的阻力系数、升力系数均有影响,且影响规律不尽相同;经过计算,在特定风攻角处,覆冰斜拉索的驰振力系数小于0,具有发生覆冰驰振的可能性;通过比较各模拟数据,可以看出直索不能代替斜拉索进行数值模拟来研究其气动特性及驰振稳定性。

风载作用下扇形覆冰斜拉索的疲劳损伤研究

在寒冷环境中,斜拉索易产生覆冰,覆冰将使得斜拉索的重心与轴线不重合,变成不稳定的气动外形。在大风的作用下,容易产生驰振失稳,驰振是一种低频大幅振动,会严重影响斜拉索的安全。因此,该文将选取一种典型的斜拉索覆冰冰型-扇形对斜拉索的覆冰驰振稳定性进行研究。该文主要根据Den Hartog驰振理论,采用FLUENT模拟软件监测斜拉索的升力及阻力时程曲线,计算得到平均升阻力系数及驰振力系数,根据驰振力是否小于0来判断斜拉索是否发生驰振失稳,并通过工程实例计算覆冰斜拉索的驰振临界风速。结果表明:扇形覆冰斜拉索存在小于0的风攻角区域且对应的驰振临界风速较小,说明斜拉索在此覆冰条件下易产生覆冰驰振。对比风洞试验和二维模拟数据,发现三维模拟得到的覆冰斜拉索气动力系数更接近于实验值。