基于多点卡曼谱输入的输电塔脉动风数值模拟

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第9期要电力Vo1．36No．9EastChinaElectricPower2008年9月Sept．2008基于多点卡曼谱输人的输电塔脉动风数值模拟祝贺，徐建源(1．东北电力大学建筑1=程学院，吉林吉林132012；2．沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110032)摘要：根据随机振动理论，确定利用卡曼谱模拟风速湍流，应用ANSYS实现了输电塔模型的建立及脉动风的数值模拟，得到各点的风速时程样本。通过对输电塔施加脉动风进行结构动力特性分析，得到塔架前24阶振动频率及

2、各点位移时程曲线，迭代验算数值模拟结果符合结构振动规律，可为工程实际提供参考。关键词：输电塔；卡曼谱；脉动风；ANSYS基金项目：中国电机工程学会电力青年科技创新项目(2008—16)；吉林省教育厅“十一五”重点科研项目(2007-51)作者简介：祝贺(1978一)，男，讲师，博士研究生，研究方向为电网防灾减灾。中图分类号：TM753文献标识码：A文章编号：lol-9529(20o8)o9-oo18-o4Fluctuatingwindnumericalsimulationsfortransmissiontowerbase

3、donKaimalspectrumimportationZHUHe一，XUJian—yllATtn(1．SchoolofArchitectureEngineering，NortheastDianliUniv．，Jilin132012，China；2．SchoolofElectricalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110032，China)Abstract：Accordingtotherandomvibrationtheory，thefluctuat

4、ingwindmodelforthetransmissiontowerwasestab—lishedbyKaimailspectrumsimulatedwindturbulence，andnumericalsimulationswereconducted．Throughdynamicanalysisoffluctuatingwindforthetransmissiontower，the24bandsfrequencyofthetowerandthedisplacement—timeCHIVewereobtained．he

5、rativecheckingprovesthatthenumericalsimulationresultsareinlinewithofstructuralvi·brationrules．Keywords：transmissiontower；Kaimalspectrum；fluctuatingwind；ANSYS输电塔结构由于其柔性大，结构频率较低，结度为零，不能反映风谱随高度的变化，而实际铁塔构的风载荷是引起结构振动的决定性因素。作用的垂向尺寸大于横向尺寸和纵向尺寸，其湍流变化在塔结构的脉动风具有随机性，过大的结构振动

6、随高度变化，采用达氏谱显然不合适，卡曼谱则考往往造成倒塔事故。脉动风的结构数值模拟方法虑了风谱随高度的变化关系。卡曼风速谱：’具有重要的工程实用价值，也是近年来的研究热7'S，(，z)。。()点。介绍了采用卡曼谱代替常用的达文波特谱，计算结果更接近工程实际。式中=0．4v(z)／ln(z／z0)；——z高度处的平均风速；1脉动风荷数学模型——地面粗糙度系数。从大量脉动风实测记录的样本时程曲线曲线1．2脉动风速功率谱函数统计分析可知，若将平均风部分去除，脉动风速本对于多自由度体系模型，连续脉动风载荷离身可用具有零均值的高斯

7、平稳随机过程来描述，散为作用在每一质点上的水平脉动风载荷，其值且具有很明显的各态历经性，零均值脉动风速近似取为该质点处的脉动风压与相应迎风面积的(t)的统计特性可用功率谱密度函数来表示⋯。乘积，计算公式为：1．1脉动风压功率谱函数F=tooix(z)()()A(i)，(i=1，2，3⋯)在频率域内的功率谱密度函数的研究中，风工(2)程界广泛应用的是达文波特提出的沿高度不变的式中。——lOm高度处的基本风压；脉动风压谱经验公式，但该公式隐含了湍流积分尺(z)——风载荷体型系数；维普资讯http://www.cqvip.co

8、m祝贺，等基于多点卡曼谱输入的输电塔脉动风数值模拟19(总1041)(z)——高度处脉动风压高度变化系数；厂／t,l()]口()——高度处脉动风压调整系数；A()——各层迎风面积。根据《架空送电线路杆I⋯⋯⋯I(7)塔结构设计技术规定}2002取值。Ll()／4．。()⋯／4．。()jl考虑脉动风垂向相关性，计算不同