Mathematical modelling of vortex excited oscillations of bundled conductors in overhead transmission lines

• Applicant: Professor Dr. Peter Hagedorn
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5418879

Wirbelerregte Schwingungen treten häufig in Hochspannungs-Freileitungen auf, sowohl bei Einzel- als auch bei Bündelleitern. Trotz der geringen Amplituden (weniger als ein Seildurchmesser) sind sie unbedingt zu vermeiden, da sie zu Materialermüdung führen können. In der Praxis setzt man dazu spezielle Dämpfer und dämpfende Armaturen ein, deren Wirksamkeit mittels geeigneter mathematischer Modelle (Energiebilanzverfahren, usw.) zu überprüfen ist. Ziel dieses Projektes ist es, diese Modelle so zu verbessern, daß damit eine Optimierung dieser Dämpfungsmaßnahmen möglich ist. Dabei werden sowohl neue, verbesserte Formulierungen für die Strukturschwingungen der Seilbündel als auch für die aerodynamischen Kräfte entwickelt. Die Eigenwerte der Leiterseilschwingungen des Bündels liegen sehr dicht, so daß etwa einige hundert oder tausend Eigenwerte mittels Lösung eines transzendenten Eigenwertproblems zu bestimmen sind. Das Rechenmodell soll so umformuliert werden, daß die wiederholte Lösung des transzendenten Eigenwertproblems hoher Dimension vermieden werden kann. Berechnungen mittels CFD (computational fluid dynamics) werden eingesetzt um eine bessere rechnerische Beschreibung der aerodynamischen Kräfte auf die einzelnen Seile eines Bündels zu erreichen. Dadurch können teure Windkanalversuche eventuell zumindest teilweise ersetzt werden. Die genannten Verbesserungen des mathematischen Modells sollen dazu führen, daß in Zukunft eine kostengünstige Berechnung der maximal zu erwartenden Biegedehnungen und eine Optimierung der Dämpfungsmaßnahmen möglich werden.

• DFG Programme: Research Grants