关于结冰导线非稳态气动系数及准静态假设适用性的研究

《Scientific Reports》：Investigation on the unsteady aerodynamic coefficients of iced conductors and the applicability of quasi-static assumptions

　　

摘要

本研究通过风洞实验与数值分析相结合的方法，研究了新月形结冰导体的空气动力学特性。风洞试验用于获取稳态与非稳态的空气动力系数，其中非稳态系数是借助振荡导体模型测得的。在10至18米/秒的不同风速下，以及14、24和33毫米不同的冰厚条件下，获得了稳态系数，这些条件涵盖了跨临界和超临界雷诺数范围。通过多项式拟合，得出了稳态系数与攻角之间的解析表达式。随后，基于这些实验数据建立并训练了BP神经网络模型，用以预测未测试条件下的空气动力系数。此外，还建立了基于MATLAB的准静态模型，将稳态系数转换为非稳态等效值，从而可与非稳态振荡试验数据直接对比，验证准静态假设的合理性。研究结果表明，在所研究的范围内，准静态假设具有较好的适用性。更重要的是，所开发的BP神经网络具备较强的预测能力，其预测结果与风洞测量数据高度吻合，决定系数超过0.95。这项工作为改善对导体驰振——一种由风引起的关键振动现象——的预测提供了更先进的分析工具和经过验证的数据，有助于提升架空输电线路的安全评估与结构设计水平。