三峡溢流坝左导墙流激振动有限元计算分析

三峡工程溢流坝泄水时 ,泄洪水流将对导墙产生较强的水流脉动压力和激荡力作用 ,可能诱发结构振动 ,甚至导致工程事故。以左导墙为研究对象 ,在总结了水弹性模型流激振动试验和相应计算的基础上 ,水弹性振动模型试验实测的脉动压力成果 ,按水弹性相似律进行转化 ,采用逐步积分方法 ,对导墙模型结构和原型结构作流激振动响应分析比较 ,并对点面转换系数进行了探讨 ,最后对导墙的安全度进行了综合性评价 更多还原     

飞来峡溢流坝结构流激振动

推导了溢流坝结构的水弹性相似条件，提出了多相水弹性相似模拟技术，使水流运动－砼结构与金属结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用，同时满足水弹性相似要求。通过水工模型、结构模型及水弹性相似模型，全面地研究了水流流态、结构动荷载、结构动特性、流激结构振动情况，以及抑振措施。     

飞来峡溢流坝结构流激振动

推导了溢流坝结构的水弹性相似条件，提出了多相水弹性相似模拟技术，使水流运动一砼结构与金属结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用，同时满足水弹性相似要求，通过水工模型，结构模型及水弹性相似模型，全面地研究了水流流态，结构动荷载，结构动特性、流激结构振动情况，以及抑振措施。     

高拱坝泄洪振动水弹性模型研究

 以构皮滩双曲拱坝为对象,采用水弹性模型研究坝身集中泄洪、水垫塘消能所诱发的坝体振动及其影响。采用加重橡胶材料,建立了1/150的水力学和结构动力学协调相似的水弹性模型,完善了对库水、地基、坝体、水流脉动荷载相互作用的模拟。试验中采用了先进的测试手段和数据分析处理软件包,对该模型的模态和多种泄洪工况下坝体的振动响应和脉动压力进行了系统的测试和分析,并对泄洪诱发的坝体振动影响作出了评估。     

水工结构流激振动响应的反分析

水流诱发工程结构振动在工程中十分常见，如溢流拱坝、泄水管道、导墙、闸门等的振动．有时会影响工程安全运行，甚至破坏，一直受到设计和管理人员的重视．当前比较现代的解决流激振动研究方法是采用水动力学和结构动力学“合二而一”的水弹性模型，同时要求满足两方面的相似条件．但在实践上有很大困难，难免存在一些不相似的因素，致使原型预报发生一些问题．本文从作用荷载出发，首先提出了整体（面）脉动荷载的相关系数求解方法，表明面脉动压力的相关系数可近似采用点脉动压力的相关系数．提出的水工结构流激振反分析方法，可用于由少量测点的动位移实对值反馈分析出整个结构在水流动力荷载作用下的动位移场和动应力场，同时还可用于水弹性模型模拟中不相似因素对振动响应影响的修正，从而解决模型与原型关系问题．通过对几个高水头、大泄量的高溢流拱坝和三峡导墙流激振动研究表明，这一方法在理论上与实践上是统一的和切实可行的．     

高拱坝泄洪振动的计算分析与验证

为了分析预测高速水流诱发坝体的振动问题，本文提出高拱坝的泄洪振动响应的正、反分析方法，并利用二滩、小湾和构皮滩拱坝的水弹性模型实验成果以及二滩拱坝的泄洪振动原型观测结果进行验证。应用该理论计算模型，仅依靠常规水工模型泄洪脉动荷载的测量，即可对拱坝坝身泄洪诱发拱坝的振动进行初步预测和评估。     

高坝流激振动响应的反分析方法

为分析高速水流诱发高坝泄流结构的振动问题，根据结构动力学、随机振动理论和最优方法的基本理论，提出了基于谱分析及遗传算法的振源反分析方法，采用本文方法，可以由少量测点的动位移实测值反馈分析出各激振源等效荷载谱，通过流激振动响应的正分析方法得到整个结构在水流动力荷载作用下的动力响应，对水工结构的流激振动进行正确全面的评估，为结构损伤动态监测和诊断提供新的技术手段。并通过拉西瓦拱坝泄洪水弹性模型试验实测值与反分析计算值的比较验证了本文方法的合理性。     

万安水利枢纽底孔坝段中隔墙流激振动响应分析

 研究了万安水利枢纽底孔坝段中隔墙在水流脉动壁压作用下的结构随机振动问题，进行了一种泄流工况下的隔墙结构流激振动响应统计量的理论计算，模拟计算了隔墙－水流－基础耦合系统固有频率对流激振动响应的影响，并对水流脉动壁压随机荷载作用下的结构动力可靠度进行了理论分析。     

流激振动系统的神经网络辨识和预报

本文根据人工神经网络的系统辨识理论，充分发挥神经网络的强大学习功能和记忆联想功能，建立了动态系统的计算机仿真模型，对非线性动态系统和水工结构振动系统进行计算机仿真，仿真结果与理论计算值具有良好的一致性；建立流激振动系统的智能分析和预报模型，辨识高拱坝泄流激振等效荷载谱，预报乌江渡导墙结构在高速水流作用下的振动响应，取得了较为满意的结果。这项研究充分说明了人工神经网络技术在土木水利工程领域的应用价值和深远意义     

中山河翻板闸门流激振动试验及优化设计

底轴驱动式翻板闸门结构的泄水方式系门顶溢流,射流下方形成的密闭空腔常常造成不稳定振荡源,从而诱发闸门结构强烈振动,对结构安全运行造成严重威胁。通过水弹性振动模型试验研究了底轴驱动式翻板门的水力特性和闸门结构的流激振动特性,观测了闸门运行过程中的水流流态,取得了作用于闸门结构的水流脉动压力,给出了闸门结构的流激振动加速度、位移及应力等动力响应参数,通过随机数据分析获得了各种动力参数的谱特征和安全性评价数据。在此基础上,对影响翻板门运行安全稳定的射流空腔通气问题进行系统试验研究,提出了门顶设置破水器的优化布置方案和闸墩两侧设置通气孔的补气措施,避免了不稳定负压空腔可能产生的压力振荡。     

我国闸坝类泄流结构脉动压力谱密度特征研究综述

随着高水头、大流量泄流结构的兴建,高速泄洪水流产生的脉动荷载对泄流结构的安全影响巨大,特别是高速泄流诱发泄流结构振动问题尤为突出。在前人研究的基础上对我国闸坝等泄流结构上的脉动荷载谱密度特征进行了分析总结,总体上,脉动压力荷载的谱密度基本类型主要分为4种,其与水流的流态和泄流结构型式存在对应关系,闸坝泄流结构的脉动压力谱密度均属于4种基本类型中的一种或某几种的组合。从分析总结作用于导墙、闸门、闸墩上的脉动压力谱密度来看,其均属于窄带噪声谱。文章可供类似泄洪建筑物脉动压力研究参考。     

超高水头竖井旋流泄洪洞不同湍流模型数值模拟

基于VOF法,分别选取标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和Realizable k-ε紊流模型,对某一超高水头、大泄量竖井旋流泄洪洞的水力特性进行数值模拟,并将紊流模型计算结果与模型实验数据进行了对比分析。结果表明:3种紊流模型模拟计算所得的空腔直径、竖井壁面压强、旋流角等参数变化趋势与模型试验测试结果基本相同,但量值有所差别。相比较而言,Realizable k-ε紊流模型计算所得旋转水流的空腔直径、压坡底板与部分竖井壁面压强、旋流角在量值上更接近试验测量值。因此,Realizable k-ε紊流模型能够更好地模拟这种具有超高水头、大泄量、强旋转并带有自由液面旋转水流的水力特性。     

高拱坝泄洪振动水弹性模型

以小湾工程为背景，通过水弹性模型实验，判断高拱坝泄洪所引起的振动和影响，采用自己研制的物理和力学性能优良的加重橡胶材料，在计算机的辅助下，建成了１：１５０比尺的水弹性实物模型，完善了对库水－地基－坝体－脉动荷载相互作用的模拟；采用先进的测试手段和分析软件包，对该模型的模态和多种工况泄水响应进行了全面的测试与分析，并采用计算机数值模拟与实验成果相结合的方法对坝身泄洪振动进行了结构动力分析及反分析和反     

锦凌水库工程左坝侧导流墙布置模型试验研究

根据锦凌水库工程初设成果,进行了整体水工模型试验[1],验证了泄水建筑物的泄流能力及枢纽布置;提出了左坝侧导流墙两种改进方案;通过对比分析原方案及改进方案在设计流量条件下导流墙附近流速、冲刷、淤积及回流淘刷因子[2-4],得出了推荐方案,为工程设计提供了参考依据。     

导墙结构的流激振动研究

以三峡水利枢纽溢流坝段与厂房坝段之间的导墙流激振动问题为背景，总结了导墙结构的脉动压力的幅频特征，计算分析了其流激振动响应，并与水弹性模型试验成果进行比较，探讨了三峡导墙流激振动的主振源，最后对导墙结构特征与流激振动安全性的关系进行了讨论，结果对类似工程有参考价值.     

无级调节溢流式进水口结构优化设计

前置挡墙是改善水库下泄低温水的重要工程措施,但对坝前水位变动适应性差,限制了其应用范围。为设计更优化的进水口结构,以贵州董箐水电站为例,利用ANSYS Workbench仿真平台,建立二维数值模型,分析了进水口前无工程措施和设置直立挡墙、弧形挡板和橡胶坝等4种进水口结构的下泄水温、进水口附近的流速分布和结构受力。结果表明:设置工程措施后,较无工程措施下泄水温均有明显改善,且改善效果相近;进水口附近的流速分布以设置橡胶坝工况最优,弧形挡板工况较好,直立挡墙工况最差;结构受力以橡胶坝应力分布最均匀,结构最为稳定,直立挡墙结构受力最大。通过对比分析,优化了结构设计,确定了一种新型无级调节溢流挡板结构形式,为改善下泄低温水的影响提供了技术支撑。     

溢洪道泄槽弯道设置导流墙试验研究

通过对实际工程的模型试验,验证了在溢洪道泄槽弯道段上设置导流墙工程措施的合理性,介绍了该工程措施的设计方法:导流墙一般布置在弯道轴线上,起始位置与弯道开始位置相同;导流墙长度可等于或略大于弯道轴线长度,高度可按抬高泄槽底高度Δh的1.0~1.1倍取值;导流墙一般应采用钢筋混凝土结构;导流墙断面形式可采用矩形,因导流墙顶部可以过水,顶部宜做成梯形或半圆形.     

开敞式高比转速轴流泵模型装置的试验研究

提出了高比转速轴流泵模型设计的一些新的处理方法，介绍了开敞式轴流泵结构型式的特点、流道的设计及其模型装置的试验研究。结果表明：该模型装置过流量大，装置效率高，高效范围广，可以在很广的低扬程范围内推广应用。     

常规水力学模型试验中的缩尺效应问题

本文根据丹江口水利枢纽泄洪深孔的模型试验成果和原型观测资料,对常规水力学模型试验中的缩尺影响问题进行了分析研究。通过原、模型成果资料的对比分析表明:水流基本特性,诸如:水流边界上的压力特性,泄水建筑物的泄流能力等,可以通过按佛劳德相似准则设计的模型试验得以预见。而高速水流造成的水雾现象,模型上难以反映。其次,由于裂隙发育的岩基河床的构造特性在模型上难以模拟,因而坝下游河床冲刷坑的位置和冲刷坑形状无法通过模型试验预测。     

Assessment of the predictive capability of RANS models in simulating meandering open channel flows

The predictive capability of Reynolds-averaged numerical simulation(RANS) models is investigated by simulating the flow in meandering open channel flumes and comparing the obtained results with the measured data. The flow structures of the two experiments are much different in order to get better insights. Two eddy viscosity turbulence models and different wall treatment methods are tested. Comparisons show that no essential difference exists among the predictions. The difference of turbulence models has a limited effect, and the near wall refinement improves the predictions slightly. Results show that, while the longitudinal velocities are generally well predicted, the predictive capability of the secondary flow is largely determined by the complexity of the flow structure. In Case 1 of a simple flow structure, the secondary flow velocity is reasonably predicted. In Case 2, consisting of sharp curved consecutive reverse bends, the flow structure becomes complex after the first bend, and the complex flow structure leads to the poor prediction of the secondary flow. The analysis shows that the high level of turbulence anisotropy is related with the boundary layer separation, but not with the flow structure complexity in the central area which definitely causes the poor prediction of RANS models. The turbulence model modifications and the wall treatment methods barely improve the predictive capability of RANS models in simulating complex flow structures.