输电塔脉动风荷载模拟研究：功率谱与时程分析

"输电塔脉动风荷载功率谱模型及时程模拟* (2011年)" 在电力传输领域，输电塔的稳定性和安全性是至关重要的，尤其是在风荷载作用下。这篇2011年的论文深入研究了输电塔在脉动风荷载下的动力响应，为风工程提供了理论基础。论文基于风洞试验数据，重点讨论了输电塔顺风向和横风向的脉动风压功率谱模型，并提出了相应的计算公式。 首先，作者通过风洞实验获得了输电塔的线性一阶广义荷载谱，这是理解风对输电塔影响的基础。广义荷载谱反映了塔体在不同风况下的受力特性，它不仅与风速、风速谱（即风的频率分布）以及气动导纳（物体对风的阻力特性）相关，还涉及地面粗糙度、塔体结构的投影面积以及这些面积沿塔高分布的情况、压力系数等因素。 接着，论文进一步推导出输电塔在顺风向和横风向的任意阶广义荷载功率谱公式，以及分段脉动风荷载功率谱。这些公式有助于更精确地评估风对塔体不同部位的影响，特别是对于横风向荷载，即使其通常小于顺风向荷载，但也不能忽视，因为它可能对塔的稳定性造成显著影响。 论文中还提出了一种利用谐波叠加法建立脉动风荷载时程数值模拟的方法。这种方法允许研究人员模拟出随时间变化的风荷载，以便进行动态响应分析。通过MATLAB编程，作者以一个具体的窄基输电塔为例，计算了广义荷载和分段风荷载功率谱，进一步模拟了脉动风荷载的时间历程。实例分析证实了横风向脉动风荷载虽然通常较小，但其影响力不容忽视，建议在抗风设计中应考虑横风向的风荷载效应，无论是通过功率谱还是直接应用风荷载时程。 这篇论文对输电塔的风工程分析提供了重要的理论工具和方法，对于提升输电塔的设计标准和抗风性能有重大意义。通过功率谱模型和时程模拟，工程师可以更准确地预测和评估风荷载对输电塔的影响，从而提高电力系统的安全性和可靠性。