(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211098383.1 (22)申请日 2022.09.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115169267 A (43)申请公布日 2022.10.11 (73)专利权人 山东理工大 学 地址 255000 山东省淄博市张店区新村西 路266号 (72)发明人 胡玉耀　刘宗源　赵冲　 (74)专利代理 机构 淄博市众朗知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 37316 专利代理师 丁鹏鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 113591342 A,2021.1 1.02 CN 104655030 A,2015.0 5.27 CN 10491390 0 A,2015.09.16 CN 106680603 A,2017.0 5.17 US 20140 67271 A1,2014.0 3.06 US 2016169761 A1,2016.0 6.16 Bo Li.Real-time On-l ine Anti-ici ng and Ice-melti ng Power Calculati on Method for Trans mission Lines Based o n Self-ice- melting Conductors. 《2019 IE EE 3rd Conference o n Energy I nternet and Energy System I ntegrati on (EI2)》 .2019, 蒋兴良等.绝 缘子湿增长动态覆冰 模型研 究. 《中国电机 工程学报》 .2017,(第08 期), 审查员 李华 (54)发明名称 一种输电线路绝缘子表面无溢流覆冰增长 数值模拟方法 (57)摘要 一种输电线路绝缘子表面无溢流覆冰增长 数值模拟方法， 属于输电线路绝缘子覆冰预测技 术领域。 S1建立等比例绝缘子三维几何模型并构 建外流场区域； S2确定绝缘子覆冰连续相空气流 场及分散相水滴的运动轨迹； S3通过三角面积投 影法获得绝缘子表面局部碰撞系数； S4根据冻结 系数值的大小判断覆冰增长类型； S5由 “点‑线‑ 面‑体”建模法对覆冰边界进行重构， 得到绝缘子 覆冰增长 形态的三维模型； S6将三维模 型作为下 一个时间步长内空气流场的初始条件， 重复上述 步骤进行覆冰增长的循环迭代， 直至获得所需时 间内的覆冰 形态。 本发明能预测覆冰增长形态和 绝缘子表 面任何位置覆冰增长厚度及覆冰质量， 可用于构建 极端环境下输电线路覆冰预警机制。 权利要求书3页 说明书8页 附图5页 CN 115169267 B 2022.11.22 CN 115169267 B 1.一种输电线路绝缘子表面无溢流覆冰增长数值模拟方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： S1建立等比例绝 缘子三维几何模型并构建外流场区域； S2根据实际气象数据设置流场的边界条件， 得到绝缘子覆冰连续相空气流场及 分散相 水滴的运动轨 迹； S3提取水滴从释放到被绝缘子捕获整个过程的三维坐标、 速度大小与方向， 通过三角 面积投影法获得绝 缘子表面局部 碰撞系数； S4根据能量守恒原理构建热平衡方程确定绝缘子表面各位置冻结系数， 并根据冻结系 数值的大小判断覆冰增长类型； S5确定一个时间步长内的覆冰增长， 由 “点‑线‑面‑体”建模法对覆冰边界进行重构， 得 到绝缘子覆冰增长形态的三维模型； S6将三维模型作为下一个时间步长内空气流场的初始条件， 重复上述步骤进行覆冰增 长的循环迭代， 直至获得 所需时间内的覆冰形态； 所述方法还包括， 覆冰绝缘子空气外流场视为常温、 低速、 不可压缩湍流流动， 建立湍 流模型： ； 其中， 是流场中的速度 矢量； 是空气的动力粘度； 是由于空气湍流额外产生的 动力粘度； 是空气密度； 为湍流动能； 是湍流耗散率； 是主应力张量； 为体积力； 、 分别为 和 的有效普朗特常数的倒数； 、 、 为湍流模型参数； 为湍流 动能源项； 所述方法还 包括， 单个水滴拉格朗日运动控制方程 为： 其中， 和 分别是水滴的重量和重力加速度； 是水滴密度；   和 分别为空气流 体相和水滴相瞬时速度； 为液滴直径； 为空气流体的动力粘度； S3中通过三角面积投影法获得绝 缘子表面局部 碰撞系数的方法如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169267 B 2； 其中， 为局部碰撞系数； 、 、 分别为三个过冷却水滴撞击绝缘子表面时的速 度； 为三个水滴释放时初速度， 三个水滴初速度一致； 为三个水滴初始释放位置组成 的三角形的面积； 为三个水滴撞击在绝 缘子表面后所组成三角形的面积； 所述方法还包括， 冻结系数基于热平衡方程推导出， 绝缘子覆冰过程中的热平衡方程 为： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 其中， 为绝缘子表面某控制单元碰撞并捕获水滴的部分由0℃水冻结为0℃冰过程中 释放的潜热； 为所取控制单元面积； 、 、 分别为碰撞系数、 捕获系数和冻结系数， 捕获系数恒为1； 为液态水含量； 为环境风速； ， 为冰的融化潜热； 为气流的摩擦加热； 为水滴碰撞动能； 为0℃的冰冻结至覆冰绝缘子表面稳态温度 时释放的热量； 为冰的比热； 为短波辐射所获能量； 为对流热损失； 是覆冰表 面对流换热系数； 为环境温度； 为覆冰动态平衡时覆冰表面温度； 为液态水蒸 发或 冰的升华所带走的热量； 为蒸发或升华系数； 为温度为 时的覆冰表面的水面或冰权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169267 B 3