報告書番号

N11031

タイトル（和文）

数値シミュレーションによる着氷雪電線周りの流れ場の把握

タイトル（英文）

Large-eddy simulation on flow around ice and snow accreted conductors

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では，当所で開発してきたLES乱流解析コードSMART-femを用いて，着氷雪形状を有する単導体および4導体電線の一様流中の数値流体解析を実施し，空気力と断面周りの流れ場の関係について検討を行った．空気力係数を実験結果と比較したところ，両者は良く一致しており，数値解析の精度が確認された．流れ場の分析により特定の迎角で生じる急激な揚力の変化は，断面上面からの流れが完全に剥離することによる失速現象であることを確認した．4導体電線においては，2つの導体が流れ方向に並ぶ時，風下側導体は風上側導体の後流域の影響を受ける．風下側導体位置における後流の特徴として「鉛直方向の流れの生成」は小さく，「主流風速の低下」および「乱れの増加」が顕著であることを確認した．また，風下側導体の迎角が，失速角付近のようにわずかな流れ場の変化によって空気力が大きく変化する迎角の場合には，「主流風速の低下」に加えて「乱れの増加」の影響が無視できないことが推測された．

概要 （英文）

Large-eddy simulation is carried out to investigate the relation of the aerodynamic characteristics and the flow around single- and four-bundled conductors of overhead transmission line with ice and snow accretions. The accuracy of the numerical results of the code: SMART-fem is valid since the aerodynamic coefficients obtained by numerical simulation are in good agreement with the previous experimental results. The simulation results have shown that the drastic decline of lift force with slight increase of the angle of attack is caused by stalling phenomena with full detachment of the time-averaged separation shear layer from the upper side of the section, while the separated flow reattaches to the model surface in smaller angle of attack. Numerical results for a single conductor indicate that aerodynamic forces imposed on a downstream conductor of four-bundle conductors should decrease due to the wake generated by the upstream conductor. In the wake region, large variation of flow direction is recognized only in the area surrounding the upstream conductor, while a reduction of the mean wind speed and increase of turbulence are observed over a wide range toward a flow direction. The effect of turbulence may not be ignored in some range of angle where slight variation of flow pattern has a significant impact on aerodynamic force, as around stalling angle.

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