一种基于CFD斜风的输电杆塔单根杆件体型系数确定方法

摘要

本发明涉及一种基于CFD斜风的输电杆塔单根杆件体型系数确定方法，包括下述步骤：（1）建立单根杆件实体模型，并在输电杆塔坐标系下将其放置到与实际点位相匹配的空间位置；（2）确定空间杆件实际气动外形；（3）建立杆件边界和流场区域，并对流场区域进行网格划分；（4）获取杆件横风向体型系数与顺风向体型系数；（5）确定杆件横线向风荷载和顺线向风荷载。本发明使得广大工程设计人员可以在不借助风洞的情况下，能够精确计算空间杆件所受到的风荷载，以及对连接构件的局部强度进行验算。

主权项

一种基于CFD斜风的输电杆塔单根杆件体型系数确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)建立单根杆件实体模型，并在输电杆塔坐标系下将其放置到与实际点位相匹配的空间位置；(2)确定空间杆件实际气动外形；(3)建立杆件边界和流场区域，并对流场区域进行网格划分；(4)获取杆件横风向体型系数与顺风向体型系数；(5)确定杆件横线向风荷载和顺线向风荷载；所述步骤(1)中，以输电杆塔结构体系为参照物的直角坐标系，令杆件轴心线两端节点i、j的空间坐标分别为{x_i、y_i、z_i}和{x_j、y_j、z_j}，则杆件轴心线的方向余弦的表达式如下：$\left\{\begin{array}{c}cos\alpha =(x_j-x_i)/\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}\\ \cos \beta =(y_j-y_i)/\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}\\ \cos \gamma =(z_j-z_i)/\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}\end{array}\right.---\left(a\right);$杆件长度|ij|用下述表达式表示：$\left|ij\right|=\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}---\left(b\right);$单根杆件实体建模时，在y‑o‑z平面内建立杆件断面，并沿x轴拉伸长度|ij|；将实体杆件以i点为旋转中心，再与x‑o‑y平面平行的平面内旋转θ度；随后将坐标系旋转θ度，在新的x‑o‑z平面内，以i点为旋转中心将杆件旋转度，即得到与实际空间位置相匹配的杆件实体模型；其中θ根据以下表达式(c)得到：$\theta =arcsin\frac{cos\beta }{\sin \gamma }---\left(c\right);$其中：α、β、γ分别表示杆件轴心线与x，y，z轴的夹角。