输电线路导线覆冰是电力系统最严重的自然灾害之一,研究导线覆冰的数值计算方法、建立仿真平台,不仅可以科学地预测导线覆冰增长,并且大量减少自然覆冰观测工作量。但是由于导线覆冰机理的复杂性与其影响因素的多样性,已有的数学模型和仿真计算方法都忽视了导线覆冰扭转这一重要因素,从而不能有效模拟实际覆冰增长。本文基于导线覆冰形成机理,加入导线覆冰扭转计算方法,提出输电线路导线覆冰扭转的数学模型,借助C语言编写仿真模拟程序,实现导线覆冰动态增长过程的数值模拟。本文的主要研究内容如下:(1)基于输电线路导线覆冰形成机理,分析导线覆冰增长过程,以及覆冰过程中扭转的重要性。分析导线覆冰增长的物理过程,研究现有模型计算结果与自然环境中导线覆冰形态差异,阐述覆冰导线扭转对液态水滴运动轨迹、碰撞率以及冰形的影响。(2)在空气气液(空气-水滴)两相流计算方法和液态水滴冻结的热力学模型的理论基础上,结合输电线路导线的机械特性,建立输电线路导线覆冰扭转数学模型。通过边界层理论和边界元法计算导线覆冰流场分布,采用拉格朗日法对液态水滴运动轨迹、以及碰撞系数进行计算,对比分析单液态水滴直径(MVD)与多种液态水滴直径分布对导线覆冰碰撞率的差异。基于导线覆冰质量、重心与扭矩计算,根据力矩平衡方程求解,得出覆冰导线扭转角度计算方程,计算导线覆冰扭转角度、覆冰质量和覆冰导线重心。(3)基于建立的导线覆冰扭转数学模型,编写C语言数值模拟仿真程序,实现导线覆冰动态增长过程的数值模拟。通过提出的数值仿真计算方法,研究导线覆冰过程中的水滴运动轨迹变化、覆冰冰形变化过程、以及风速、液态水滴中值直径(MVD)、与杆塔距离、档距对覆冰导线扭转角度大小的关系。数值模拟得出的结果表明,导线覆冰一个动态增长且伴随扭转的物理过程,导线覆冰先在迎风面增长,冰扭力矩达到扭转临界值后覆冰导线开始扭转,覆冰导线的扭转改变了水滴运动轨迹,最终影响了导线覆冰冰形。覆冰扭转角度大小的增加速度随着覆冰时间增加而减缓。风速、液态水滴中值直径(MVD)、与杆塔距离、档距越大,覆冰导线扭转越严重。反之,扭转角度越小。覆冰质量大小与导线扭转角度大小没有明显关系。(4)通过人工覆冰试验和自然覆冰试验,验证本文所提出的导线覆冰数值模拟计算方法的有效性。在重庆大学多功能人工气候试验室采用3mm铁丝模型导线覆冰,初步验证了导线覆冰过程中存在扭转现象;在重庆大学雪峰山自然覆冰试验基地选用档距长80m的LGJ-500/35单导线试验线段作为试验对象,测量得到的单位长度覆冰质量、扭转角度大小与本文提出的数值模拟计算方法得出的结果进行对比分析,得出本文所提出的导线覆冰扭转数值模拟计算方法与自然覆冰试验结果吻合度较高,验证了本文所提出的导线覆冰模拟计算方法是准确的。