一种输电导线大电流融冰的数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种输电导线大电流融冰数值模拟方法，建立输电导线、冰区和空气场的二维融冰计算模型，对计算模型进行三角形网格划分，冰区三角形网格最长边的长度不大于0.3mm，计算得到冰区的实时温度T，利用该实时温度T计算输电导线冰区覆冰单元的相变率β，应用UDF设置动网格开展融冰计算，提取输电导线边界冰区覆冰单元的相变率，当相变率大于0.999时，将输电导线边界移动到该覆冰单元，整个计算直至导线边界移动距离大于等于覆冰厚度时停止。本发明可以很好的捕捉由于融冰引起的界面运动和变形位置，能获得准确的温度场和冰水的体积变化过程，计算导线融冰中环境温度、风速、冰厚、融冰电流和时间的关系，得到导线融冰特性曲线。

主权项

一种输电导线大电流融冰的数值模拟方法，其特征在于，该方法为：1）建立输电导线、冰区和空气场的融冰计算模型：设定冰区为固相区，设定空气场为液相区；所述冰区截面为同心圆环，所述同心圆环内环对应输电导线，所述同心圆环外为空气场；所述空气场宽度为输电导线直径的20倍，所述空气场长度为输电导线直径的60倍，输电导线截面中心在所述空气场长度中心线的1/5处；2）将所述冰区和空气场划分为若干个三角形网格，其中所述冰区的三角形网格最长边的长度不大于0.3mm，所述空气场三角形网格最长边的长度为所述冰区三角形网格最长边长度的8～10倍；3）在Fluent软件中初始化融冰计算模型：将所述空气场的上、下边设置为壁面，将所述空气场左边设置为速度进口，右边设置为压力出口，并为所述输电导线边界施加热流密度，将所述空气场环境温度设置为空气场和冰区的初始温度；4）Fluent软件计算得到冰区的实时温度T，利用该实时温度T计算输电导线冰区覆冰单元的相变率β；5）通过Fluent软件的UDF函数设置动网格进行融冰计算：依次提取输电导线边界冰区覆冰单元的相变率，当所述相变率大于0.999时，获取所述覆冰单元在竖直方向的长度值y1，将所述输电导线边界在竖直方向上移动一个覆冰单元的长度y1，然后利用Fluent软件对输电导线周围的冰区三角形网格进行局部网格重组，以获得符合要求的网格；当三角形网格最长边的长度不大于0.3mm，且网格不存在畸变时，三角形网格符合要求；6）将步骤4）计算得到的实时温度T作为空气场和冰区的初始温度，重复步骤4）～步骤5），直到当导线边界移动距离大于等于所述冰区厚度时停止计算，完成融冰计算；7）Fluent软件输出融冰时间，所述融冰时间即为第一次计算实时温度T开始的时间到融冰完成的时间。