大宽高比弧形钢闸门流激振动数值分析

针对大宽高比弧形钢闸门在水流脉动作用下的动力特性问题,以某节制闸弧形钢闸门为例,建立闸门有限元模型,分析流固耦合、支臂厚度对闸门振动特性的影响。基于随机振动法得到闸门在脉动水流作用下的流激振动位移与应力响应,并利用动力系数法对闸门动力响应做出评价。结果表明:闸门基阶振动受水体影响较小,低阶振动受支臂影响较大;闸门典型工况下的流激振动位移响应最大值为4. 029mm,动应力最大值为61. 247MPa,动力系数均低于1. 20,总体动应力水平较低,在动水作用下可安全运行。     

三峡水利枢纽导流底孔闸门泄流振动监测与分析

对三峡水利枢纽工程导流底孔闸门动力安全监测资料作了介绍与分析,其中包括闸门的动力特性和在设计水位条件下闸门在动水启闭过程中的振动加速度、振动位移、动静应力、脉动压力和启闭力的监测成果。监测成果表明闸门的自振频率监测成果与闸门水弹性模型试验成果很接近,振型相同;在动水开门和关门过程中,闸门在小开度时,下游面底缘的脉动压力较大;闸门门叶和支臂的振动小开度比大开度的大,未出现危害性振动,各测点的振动位移和振动应力都比较小,闸门振动是安全的。     

排架渡槽流固耦合风振动力响应分析

以排架渡槽为研究对象,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,针对不同水深研究渡槽的动力特性,并采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对比分析了矩形渡槽和U形渡槽流固耦合体的风振动力响应.结果表明:对于等流量工况,U形渡槽较矩形渡槽基频低;在风荷载作用下,U形渡槽槽壁上的动水压力比矩形渡槽大,但U形渡槽的横向位移响应和倾覆力矩比矩形渡槽小.     

上海市清水河泵闸平面下卧式闸门流激振动分析

采用模型实验与数值计算相结合的方法来计算上海市清水河泵闸平面下卧式闸门流激振动响应,计算时考虑了脉动压力的时空相关性及不同频率分量上相关程度的不同,并根据计算结果对闸门的动水稳定性进行分析,为这种新型闸门的设计提供可靠依据。     

大型矩型水工渡槽三维流固耦合动力分析

建立了流固耦合(FSI)系统的位移一压力(ui,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI系统的(ui,P)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学模型,采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,计算了4种水深、2种强震作用下大型渡槽的动力响应,得到了不同水深、不同激励下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.计算结果表明,基于FSI的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,简化了计算模型,提高了计算精度.     

基于模态分析法的水下高速航行体流激振动声辐射特性研究

为了评估水下高速航行体的低频水动力噪声特性,该文基于模态分析法,将航行体简化为镶嵌在无限长刚性圆柱障板的圆柱壳模型,以流动激励力湍流脉动压力波数-频率谱作为输入,建立水下航行体流激结构振动声辐射计算方法,并通过回转体实验进行验证。研究结果表明：3～9 m/s流速范围内,80 Hz以上总声级偏差小于2 dB,计算结果与试验结果基本一致。该研究工作为水下航行体低频水动力噪声评估提供了一种理论方法。     

高耸、薄壁水工建筑物流激振动数值模拟分析方法初探

目前水工建筑物流激振动的研究方法主要有原型观测、模型试验及数值分析法,笔者应用流固耦合理论采用三维有限元法对流激振动进行了数值模拟研究,分析成果与原型观测成果相统一,验证了研究方法的可行性,可为后续类似工程分析提供参考。     

基于流固耦合的弧形闸门-闸墩体系的流激振动研究

实际工程中弧形闸门与闸墩联系紧密,在水流脉动压力下二者相互影响,形成一个体系。为了揭示闸门与闸墩的相互影响规律,采取流固耦合理论对弧形闸门-闸墩体系开展流激振动研究。以某水利工程弧形工作闸门为例,针对弧形闸门单体和弧形闸门-闸墩体系分别建立三维有限元模型,计算两种模型的自振频率,基于模态分析的结果对两种模型进行动力响应分析,总结闸门和闸墩在动力特性和流激振动响应方面的相互影响规律。结果表明：闸墩对闸门动力特性及动力响应具有较大影响,考虑闸墩影响时,弧形闸门自振频率下降,其中以支臂振动为主的第4阶自振频率下降幅度最大,为61.45%,面板及支臂顺河向动位移分别减小44.58%及增大37.93%,面板及支臂动应力分别下降41.70%及增加30.71%;闸门流激振动对闸墩应力有显著影响,相较于闸墩按动力系数计算的最大应力增大了4.713 MPa。采用弧形闸门-闸墩体系模型可以更加准确而全面地评估弧形闸门及闸墩在流激振动下的安全特性。     

基于流固耦合的农用风力机叶片应力及振动仿真研究

以农田水利工程使用的额定功率为1 000 W的小型水平轴风力提水机叶片作为研究对象,对叶片强度进行了单向流固耦合数值模拟,得到了叶片多种工况下的受力变形规律。基于流场计算结果,对叶片进行了预应力模态分析和无预应力模态分析,得到了叶片前6阶振型和不同工况下的固有频率。结果表明:叶根部位存在局部应力集中,风力机叶片静应力随风速增大有不同程度的增大,且最大静应力远小于许用应力,不足以使叶片产生裂纹。预应力作用使叶片固有频率有所增加,随风速增大影响越大,尤其对低阶频率影响更加明显,对叶片进行振动分析应进行考虑。     

三峡溢流坝段动力特性及动力反应分析

本文应用有限元的数学模型,计算了三峡溢流坝——库水——基础系统的动力特性,并用反应谱理论和时程分析计算了坝体动力反应。分析结果表明:该坝型有利于提高抗震能力,地震对坝的稳定和应力状况均能满足设防要求。最后还提出了进一步改善坝的动态特性的建议。     

苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段应力变形分析

利用三维有限元方法,对苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段在竣工期和运行期进行了四种工况的数值模拟分析,得到了坝体结构的应力变形情况。由计算结果可知,竣工期在自重荷载作用下,整个坝体往上游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;运行期受上游水压力和地震惯性力作用,整个坝体往下游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;四种工况下,坝体位移分布连续,最大位移均较小,变形满足要求;竣工期和运行期的坝体结构、坝踵、坝趾应力均满足重力坝设计规范要求。     

基于电站实测振动信号的相关分析

基于某水电站机组与厂房现场振动测试,运用相关函数对该电站实测信号进行振源分析以及结构响应的相关分析。试验结果表明,由蜗壳中不均匀流场及导叶水流不均形成涡带产生的特征频率在顶盖、楼板、上机架以及尾水管等处测得信号均有所反映,机组结构下机架处的振动与其厂房水工结构的下机架基础及机墩顶部处的振动密切相关,也进一步说明利用相关函数分析特征信号的可行性。     

水力机械转轮内部三维液－固耦合振动的变分原理及有限元方程

本文提出了水力机械转轮运行时三维液－固耦合振动数值计算的数理模型。以混流式转轮为例，假设水流运动有势，作者首次提出并证明了转轮内部液－固耦合振动的变分原理。以２０节点六面体单元剖分液体和叶片区域，推导了液－固耦合振动的有限元方程，并对方程的各项意义进行了阐述。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动响应分析

某抽水蓄能电站运行后,存在较强的振动和噪声,对设备安全和人员健康造成影响。为了找出 振动的原因,建立了该抽水蓄能电站地下厂房结构三维有限元模型,对厂房整体结构及各层楼板和柱子 局部结构进行了模态分析和共振复核。利用谐响应分析方法,根据实测荷载数据分析了水轮机脉动压 力作用下厂房各部位的振动反应。计算结果表明:脉动压力作用下,楼板和立柱的振动加速度较大,主 要是由于脉动压力幅值较大,振动频率较高,且发生了局部共振。     

三峡水电站机组现场振动测试分析

本文基于三峡水电站左岸8号机组现场振动测试[1],通过对机组变转速试验、变负荷试验和水压脉动试验,发现机组转动部分存在一定的动不平衡以及在135 m水位下机组运行时尾水管水压脉动表现为3个主要特征区,说明了水轮机尾水管低频涡带压力脉动具有巨大的振动能量,是引起机组顶盖振动、摆度和尾水管结构破坏的主要振源。     

官地水垫塘底板泄洪振动响应特性研究

利用官地水垫塘底板泄洪振动响应原型观测成果,分析了不同泄洪工况下底板振动强度的分布特征,同时应用现代谱分析方法,从频域的角度分析了底板泄洪振动的频域特征,并研究了不同泄洪工况及流量对底板振动特性的影响,以及各测点的相关性。结果表明,在官地水电站底流消能的情况下,位于消力池内前段(坝前0+149m)这一区域的板块振动响应最为剧烈,之后沿程减弱。水流的不对称流动和摆动,引起底板不同区域的板块振动强度分布规律产生显著差别。正常运行下的水垫塘底板是在水流荷载作用下的随机受迫振动,各测点的振动相关性较好,底板整体性也较好,且优势频率非常稳定地分布在0.6～1.7Hz之间。水垫塘内涡旋尺度较大,底板振动本身有着很好的相似性和明显的同步性。随着泄洪流量的增大,正常运行下的底板振动强度平稳增强,优势频率缓慢下降,且当泄流量高于1 500m3/s后,优势频率随泄流量增大而下降的速度趋于缓慢,并最终趋于稳定。     

民兴闸工程底板及海漫段渗漏、冒水原因分析

拦河闸工程的主要功能是蓄水抗旱、灌溉,当工程出现跑冒滴漏现象时,需要尽快查找其原因,进行封堵治理,防止渗漏带走闸基土中的细颗粒,造成工程失稳。文章以临渤海拦河闸工程为例,详细分析了工程存在的底板和海漫渗漏、冒水原因,找出了危及工程的安全隐患,为工程后期专项处理和治理提供了可靠依据。