1.一种塔线体系下大跨越输电塔风致机械能的传递分析方法,其特征在于:具体步骤为:S1:基于大跨越输电塔搭建塔线体系,并获取塔线体系物理参数;
S2:基于塔线体系,设定模型缩小比例,构建刚性模型,基于刚性模型进行风洞试验,测得风阻力参数;
基于塔线体系,设定模型缩小比例,构建大跨越气动弹性模型,基于大跨越气动弹性模型进行风洞试验,测得动力参数;
使用正交分解技术POD确定其参振模态;
S3:以输电线大变形的平均风状态作为计算初始条件,基于随机振动理论和线性叠加原理,设定工况,并得出每一种工况下输电塔风致机械能最大值的计算模型;
S4:根据步骤S3中得到的输电塔风致机械能最大值的计算模型,根据工况,计算与工况对应的输电塔风致机械能最大值;
S5:分析影响因子输电线、风速和梯度风高度对风致机械能分量的影响以及子结构之间能量的传递关系;
所述输电塔风致机械能最大值的计算模型为:
塔体的平均风荷载和输电线传递的平均风荷载在各自对应的平均位移下做的实功总和为:塔体的平均风荷载在对应的平均位移下做的实功为:
输电线传递的平均风荷在对应的平均位移下做的实功为:塔体的平均风荷载和输电线传递的平均风荷载在峰值背景位移下做的虚功总和为:塔线体系下,输电塔的峰值背景位移包括输电塔峰值背景风荷载和输电线峰值背景风荷载两部分激发的输电塔位移;塔体的平均风荷载在峰值背景位移下做的虚功为:输电线传递的平均风荷载在峰值背景位移下做的虚功为:塔体的峰值背景风荷载和输电线传递的峰值背景风荷载在各自对应的峰值背景位移下做的实功总和为:塔体的峰值背景风荷载在对应的峰值背景位移下做的实功总和为:输电线传递的峰值背景风荷载在对应的峰值背景位移下做的实功总和为:塔体的峰值背景风荷载和输电线传递的峰值背景风荷载在平均位移下做的虚功总和为:塔线体系下,输电塔的平均位移包括输电塔平均风荷载和输电线平均风荷载两部分激发的输电塔位移;塔体的峰值背景风荷载在平均位移下做的虚功为:输电线传递的峰值背景风荷载在平均位移下做的虚功为:塔体的共振响应激发风致动能的最大值为:
式中,下标“t2”表示挂线时的输电塔;W1为塔体荷载做功;W2为传递荷载做功;和Rb,max分别为传递荷载的平均分量和峰值背景分量;IR为KIR=E的解,E为单位矩阵;分别通过对输电线水平档距内的平均风荷载和峰值背景风荷载求和计算 和Rb,max;
式中,nc为分裂导线的个数; 和 分别为子导线上的平均风荷载和峰值背景风荷载;Γh为输电线在水平档距内的线长,diag()表示提取矩阵的对角元素。
2.根据权利要求1所述的塔线体系下大跨越输电塔风致机械能的传递分析方法,其特征在于:所述塔线体系物理参数至少包括输电塔布置方案、导线地线的跨度垂度参数、导线型号参数、地线型号参数。
3.根据权利要求1所述的塔线体系下大跨越输电塔风致机械能的传递分析方法,其特征在于:步骤S2中,测量所述风阻力参数时:刚性模型采用五分量应变天平测量气动力,并设定采样时间、采样频率、来流风向、试验风速转化为实际基本风速比例;
将输电塔的塔身和横担沿高度分段,通过扣除法确定各段的风阻力,其中第i段的阻力系数表达式为:式中,zi为第i段中心点的高度;Fi为第i段的风阻力;ρa为单位体积的空气密度;Ai为第i段在顺线向的投影面积;为平均风速;
其中, 的表达式为:
式中,α为地面粗糙度指数。