溢流式水电站厂房结构动力特性研究

本文以蜀河水电站厂房为例探讨溢流式厂房结构的动力特性，建立蜀河水电站厂房结构大型有限元计算模型，对厂房各部位的自振特性进行全面的分析；根据泄洪表孔水力学试验测得的脉动水压力，进行水力激振作用下的厂房结构动力时程分析，研究厂房结构的动态响应。计算研究成果为厂房结构优化设计和改进抗振特性提供理论依据。     

外包钢结构主厂房动力特性试验研究

此文通过对外包钢砼框架主厂房结构的振动测试及其分析，得出该结构体系的自振特性，丰富了外包砼体系研究的动力特性内容。文中介绍了脉动试验在厂房结构测试中的运用。     

脉动压力作用下直埋式蜗壳非线性动力响应

直埋式蜗壳外围混凝土在内水压力作用下会产生损伤，并且在脉动压力作用下损伤有可能会发展，混凝土结构损伤必然对结构的抗振特性产生不利影响，本文在研究三峡水电站右岸15#机组采用直埋方案的可行性时，为了得到在脉动压力和损伤发展共同作用下该结构的动力响应，应用ABAQUS有限元软件，把非线性动力损伤的概念引入混凝土的本构模型，建立了相应的轴对称有限元动力损伤数值分析模型。计算结果表明：蜗壳采用直埋式方案对厂房抗振性能无明显不利影响，结构振动反应基本在允许范围内。     

水轮机流道压力脉动引起的厂房振动研究与评估

水轮机压力脉动是引起厂房振动的主要诱因之一。本文运用ANSYS有限元软件模拟了水轮机流道内压力脉动诱发的厂房振动问题,结合电站特点推荐振动控制值,对振动进行评估和分析,结果表明:采用将压力脉动时间历程曲线载荷施加在顶盖、蜗壳和尾水管内壁上,进行瞬态动力响应分析的方案在技术上是可行的;机组压力脉动引发的厂房下部基础振动响应幅值很小,完全满足标准规定的限值;在厂房的结构设计时,自振频率应避开水力激振频率,防止机组运行时引起较大的厂房振动。     

三峡右岸电站主厂房结构的振动应力分析

结合三峡右岸电站某机组段建立三维数值计算模型,考虑直埋式蜗壳外围混凝土的拉伸软化和损伤特性。重点分析蜗壳外围混凝土在内水压力等静荷载和脉动压力作用下的损伤及其演化;混凝土损伤后,电站厂房在脉动压力激励下,各部位混凝土结构的振动应力峰值;同时还对流道系统金属结构,在长期承受脉动压力作用下的抗疲劳性能进行了初步探讨。结果表明：脉动压力引起蜗壳结构外围混凝土的损伤指标、损伤区域的变化均比较小;蜗壳结构外围混凝土发生损伤后,混凝土结构的振动应力表现为上部结构较小,下部结构振动反应较大,且总体水平较低,对混凝土动力强度复核的影响不大;在长期的脉动水压力作用下,该机组段流道系统金属部件的动应力幅值较小,不会发生疲劳破坏。     

岩滩电厂机组异常振动试验分析

对岩滩电厂机组在水头高于６０ｍ时，在一些负荷区尾水管压力脉动大，而在另一负荷区则呈现出厂房剧烈振动的现象进行了研究。应用有限元计算理论以及ＦＦＴ分析方法对岩滩电厂机组异常振动进行了测试试验。不同工况下的试验数据与计算结果表明：机械动不平衡力与电磁不平衡力导致厂房振动的可能性可以排除；尾水管压力脉动大主要出现在导叶开度为３０％～６０％范围，而厂房振动却出现在导叶开度为６８％～７３％之间，出现这两种情况的负荷，则随着机组水头的变化而变化；在上机架上发现１０．５Ｈｚ振动成分。通过分析指出，引起厂房振动的原因主要来自水力扰动。     

水电站厂房振动传递路径的仿真模拟及结构振动特性研究

基于泸定水电站厂房,研究提出了水电站厂房非定常湍流、机组及混凝土结构相互作用的流固耦合振动分析方法,对流体压力脉动的振动能量传递路径进行了仿真模拟,建立了厂房全流道湍流-整体结构流固耦合振动分析的全耦合仿真模型。通过流体和固体交错迭代考虑流体和固体间的耦合作用,进行时程振动计算分析。结果表明,水轮机叶片与导叶间静动干扰所引起的流体脉动压力对厂房整体结构振动影响较为显著,座环安放处混凝土的振动相对最为剧烈,研究成果揭示了水电站厂房的整体振动规律。     

紊流边界层压力脉动作用下泄水建筑物的随机振动分析

本文提出用有限元进行紊流边界层压力脉动作用下泄水建筑物随机振动分析的方法。根据紊流边界层压力脉动的空间——时间相关,导出了四个点——面压力脉动之间的相关关系式,解决了把紊流压力脉动场的谱特征向节点移置这一关键问题。然后用这一成果按照多自由度随机振动理论编制了二维线弹性系统有限元随机振动分析的计算程序。在泄水建筑物溢流面点压力脉动的功率谱特征己知的情况下,利用本程序可以对建筑物的动力反应做出定量估计(包括位移和应力的均方根值)。本文给出了一个高水头溢流式厂房的随机振动分析实例,并论证其在高速水流作用下振动的安全性。     

岩滩电厂机组异常振动试验分析

对岩滩电厂机组在水头高于６０ｍ时，在一些负荷区尾水管压力脉动大，而在另一负荷区则呈现现厂房剧烈振动的现象进行了研究。     

水电站振源识别及其对厂房结构的影响研究

本文首先利用CFD技术对某大型电站水轮机组进行不稳定流动计算,重点分析了水轮机流道内的压力脉动频率特征,进而对真机试验所测得的机组水压脉动及厂房结构振动频率进行识别,确定各种频率振动的动荷载来源.在此基础上,结合对原型观测信号的数据分析分别统计出厂房结构主要部位振动达到峰值时的各种频率动荷载所占比重、全体所实测负荷工况下的各种频带能量对总振动响应的贡献、各种分频振动随负荷的变化等规律,证明涡带是影响厂房结构振动的最为主要振源.该结果有助于从量级上评估水电站厂房振动问题中的各种动荷载的作用效果.     

水泵水轮机无叶区内部流场及压力脉动分析

对于高水头混流式水泵水轮机而言,其运行过程中的机组不稳定性主要源于机械内部的水力振动,而无叶区压力脉动作为其水力振动的主要原因,在一定情况下会引起机械的疲劳失效。本文通过数值模拟与模型试验相结合的方法对水泵水轮机模型在水轮机运行工况下无叶区内部流场和压力脉动进行了研究,通过数值模拟对无叶区内部流场不稳定性和活动导叶与转轮之间无叶区压力脉动的幅频特性,以及其随负荷变化的规律进行了分析,同时利用模型试验,通过粒子图像测速（particle image velocimetry,PIV）测试技术对无叶区内部流场进行了详细的研究分析,重点关注了水泵水轮机无叶区流场中旋涡结构的发生机理、发展规律以及其对无叶区压力脉动的重要影响。     

民治电站水轮机水力设计与模型试验

介绍了四川雅安民治电站水轮机水力开发中采用的水力设计方法,包括水轮机关键水力参数的选择、各过流部件的几何设计和计算流体动力学(CFD)数值分析,并结合模型试验对水轮机的能量、空化和压力脉动性能进行了预测与分析。     

水电孤岛直流送出系统的频率稳定性研究

在考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型的基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型。采用时域仿真方法,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间T_w、调速器参数K_D对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间T_e对频率振荡的影响较小。在频率振荡的抑制方法方面,本文在原有的直流频率限制器模型的基础上进行改进,用二次低通滤波器代替一次滤波器并重新调整PI参数。由仿真图形可知,改进后的直流频率限制器抑制效果良好,可将送端频率有效地抑制在50Hz左右。     

水轮机组与电网耦合对电网动态稳定的影响

电网多次发生水轮机组参与的功率低频振荡现象,产生机理不明,严重影响电网的安全稳定运行.本文以江西柘林水电厂为例,首先分析其水轮机组尾水管水压脉动情况以及对输出机械功率的影响,其次根据尾水管水力系统物理特性,建立考虑尾水管压力动态的水轮机组模型.采用时域仿真方法,探讨了水轮机组水力系统与电网之间的耦合作用,研究了水轮机组尾水管水压脉动对电网动态安全稳定的影响.仿真结果表明:当水轮机组尾水管水压脉动频率与其发电机所在电网中的自然振荡频率相同或接近时,有可能发生共振而引发电网的功率振荡,造成电网动态稳定的破坏.研究结果对分析电网低频振荡产生原因具有一定的参考价值.     

海水淡化高转速泵作透平的压力脉动分析北大核心CSCD

离心泵反转作透平是海水淡化能量回收一体机的核心动力部件之一,运行时的压力脉动是机组产生振动和噪声的主要因素之一。本文以高转速离心泵反转作透平为研究对象,采用SAS-SST-CC湍流模型,对其进行整机流道三维非定常流动数值计算,通过流场分析及压力脉动频谱分析,探讨该透平在运行时的非定常流动特性。非定常数值计算结果显示,蜗壳内多测点的压力脉动主频均为叶片通过频率,说明蜗壳内压力脉动主要由转轮和蜗壳隔舌间的动静干涉引起;旋转转轮域内8个叶片间流道中各布置了6个测点,各相似位置测点间的压力脉动峰峰值最大相差10.3%,说明对称的旋转转轮内的流动分布严重不均,这些旋转测点的脉动频率主要为叶频8倍频附近的主频或次主频,说明转轮与蜗壳间的动静干涉、叶片流道间的漩涡是引起转轮内压力脉动的主要因素,且局部漩涡引起的压力脉动强于转轮动静干涉造成的。结果表明,转轮内压力脉动比蜗壳内明显剧烈,旋转转轮内的压力脉动是机组振动主要水力原因。     

开孔式泄水锥对混流式水轮机尾水涡带影响的研究

本文从模型测试和非定常流动分析两方面研究了开孔式泄水锥对混流式水轮机尾水涡带的影响,通过对比水力效率、涡带型式、压力脉动频谱分析,表明泄水锥开孔对于涡带强度具有一定抑制作用,并能在一定程度上降低压力脉动的能量,达到提高机组稳定性的目的。     

水力计算在预测水轮机压力脉动中的应用初探

水轮机的稳定性是评价水轮机性能的三项重要指标之一，到目前为止稳定性的研究还驻足在试验阶段，本文通过建立起尾水管压力脉动分频幅值与转轮出口环量之间的某种联系，对利用水力计算来预测水轮机的压力脉动进行了初步的探索。     

三峡水轮机的非定常湍流计算及整机压力脉动分析

本文对三峡原型混流式水轮机进行了三维非定常湍流计算，得到了水轮机的非定常流场，预测了尾水管内、转轮前、活动导叶前、固定导叶前和蜗壳进口的压力脉动。通过与模型试验结果进行比较可以看出，本文提供的计算结果能够准确预测水轮机内的压力脉动。分析结果表明，尾水管内涡带及转轮与活动导叶间的动静干扰是产生压力脉动的两个主要脉动源，并在整个水轮机流道内传播。     

降低混流式水轮机高部分负荷压力脉动方法探讨

针对混流式模型水轮机研发中有关降低高部分负荷压力脉动的方法进行了探讨．通过不同转轮多个方案的模型试验和深入比较,掌握了不同形式泄水锥对混流式水轮机高部分负荷压力脉动的影响规律以及不同补气位置对长泄水锥混流式水轮机转轮压力脉动的影响,为电站运行中降低高部分负荷压力脉动提供了科学依据.     

锦屏二级电站模型水轮机水力优化设计

本文根据锦屏二级电站水轮机水力性能参数要求,采用CFD优化分析手段,对模型水轮机的蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管进行了全面的水力性能优化.模型试验结果表明,哈电为锦屏二级电站开发的水轮机具有优秀的水力性能,模型最高效率94.6%,空化性能和稳定性都达到了预期目标.