三峡水电站蜗壳充水加压模型试验研究

本文采用模型试验的方法对三峡水电站蜗壳及外包混凝土结构研究，主要研究蜗壳在充水加压条件下浇筑混凝土后结构的受力状态和破坏规律。通过试验，初步弄清了蜗壳、混凝土和钢筋三者之间的受力关系。试验结果表明：在设计荷载下，蜗壳与外包混凝土可以共同受力，配置的钢筋起的作用较小，结构的安全性可以得到保证。     

锦屏一级地下厂房蜗壳施工期受力特征实测分析

蜗壳是水电站厂房的重要结构,其应力状态是施工过程中的重点关注内容。通过对锦屏一级水电站6#机组蜗壳结构的原型观测,研究蜗壳在水压试验阶段、充水保压阶段和卸压阶段的受力特征,蜗壳和外围混凝土的联合受力情况。结果表明,监测仪器部位钢蜗壳应力均匀,未出现明显的应力集中现象,钢板应力未超过钢材强度,蜗壳和外包混凝土联合受力良好,间隙开合度与钢板应力呈负相关关系,外包混凝土应变和钢筋应力均在正常受力范围。     

三峡水电站左岸厂房水轮机蜗壳保温保压后运行监测成果分析

对三峡水电站左岸厂房蜗壳在充水保温保压进行外包二期混凝土浇筑后,设计低水头运行的情况下的监测资料进行了简要分析,通过对蜗壳的钢板应力、钢筋应力、应变等监测资料在蜗壳运行期间充、放水的变化,结合数理统计模型与应力分布图,简述了三峡蜗壳钢板及外包混凝土的不同工况下的变化规律,为工程运行和保温保压进行二期混凝土浇筑工艺的效果提供了参考依据。     

不同弹性垫层材料对水轮机蜗壳结构的影响研究

本文利用有限元理论，选取适用于混凝土材料的非线性本构关系。在蜗壳上部有关荷载、结构自重和内水压力联合作用情况下，对蜗壳钢衬、不同材料垫层和外包钢筋混凝土的联合作用结构进行计算分析。给出了结构控制部位各种材料的承载比与垫层弹模的关系，为工程建设提供了设计依据。     

不完全蜗壳的CFD分析及优化设计

蜗壳是水轮机的一个重要过流部件，蜗壳内部三维流动的研究对改善水轮机性能有重要意义。随着计算技术和计算机的飞速发展，应用数值模拟技术研究蜗壳内部流场已成为改进和优化蜗壳设计的一个重要手段。本文应用雷诺平均N-S方程和非结构化网格对不完全蜗壳进行了三维CFD流动分析，研究了支墩形状对蜗壳内部的速度、压力分布、蜗壳出口角以及蜗壳效率等性能的影响，并根据流动分析结果对不完全蜗壳进行了优化设计。     

蜗壳流量系数探讨

以水轮机蜗壳内水流运动的理论基础为依据，结合流体力学和数学、几何学的原理，对蜗壳流理系数进行了定量分析，为应用蜗壳测流法测量水轮机流量提供了一种蜗壳流量系数的计算方法。     

低比速混流式水轮机蜗壳水力性能的试验研究

本文采用五孔探针测量蜗壳内部流场进行蜗壳水力性能的试验研究。由于测站数量足够多，不仅测得了断面上的水流结构，而且还得到了水流沿蜗壳的运动规律。本文还研究分析了蜗壳的水力损失及其分布，发现蜗壳的水力损失主要集中在蜗壳的后半部，据此提出了一种蜗壳水力设计的方法，可减少蜗壳的水力损失，提高蜗壳的流速系数，减小它的平面尺寸，具有明显的经济效益。     

西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构三维有限元计算分析

本文应用三维有限元方法，对西龙池抽水蓄能电站整体蜗壳结构在不同充水保压值K1情况下的应力状态进行计算分析。结果表明，充水保压值K1的大小对蜗壳外围混凝土的应力状态有重要影响，蜗壳外围混凝土中沿蜗壳断面的环向拉应力是控制应力，其数值随着蜗壳断面直径的减小及距蜗壳表面距离的增大而减小，最大环向拉应力出现在蜗壳与进水钢管相接断面的顶部；沿蜗壳轴线方向的应力为相对均匀的拉应力，最大拉应力出现在外围混凝土厚度最薄的部位。在对蜗壳应力状态和运行特性进行分析的基础上，提出合理的充水保压值K1。     

屈服强度600MPa的HQ70钢板的研究

随着水轮机单机容量和使用水头的提高，对蜗壳钢板的强度要求也相应提高，因此，研究高强度蜗壳钢板势在必行。本文着重研究了屈服强度６００ＭＰａ的ＨＱ７０钢板的化学成分、机械性能、焊接性能、脆性转变温度、应变时效敏感系数及各种热处理状态下的微观形貌和机械性能。试验结果表明，ＨＱ７０钢板具有高强度及良好的塑韧性和可焊性，适宜制造高水头大型水轮机蜗壳，如三峡电站水轮机蜗壳。     

三峡电站水轮机模型蜗壳加工工艺

三峡电站水轮机模型蜗壳结构不同于传统的模型蜗壳，本文分析了该型蜗壳的加工难点，提出了新的加工工艺，为提高水轮机模型蜗壳的加工水平提供了经验。     

完全联合承载蜗壳三维非线性分析

本文运用ABAQUS程序对某水电站完全联合承载蜗壳结构进行三维非线性有限元分析,得到钢材的应力分布情况和混凝土裂缝范围及其宽度。结果表明:完全联合承载蜗壳是一种具有明显优势的蜗壳结构型式,无论是在经济方面还是在施工工艺方面,都具有很大的优越性,在实际工程中应用是完全可行的。本文为有针对性地提高水电站蜗壳结构设计的安全性与可靠性提供了依据。     

大型水电站蜗壳埋设方式对厂房振动的影响分析

如何选取水轮机蜗壳的埋设方式,是我国大型水电站厂房设计和研究的重点和难点之一。本文以三峡水电站厂房为背景,采用双结点接触非线性模型,计算三种不同蜗壳埋设方式下厂房结构的振动响应。计算结果表明：对于混凝土结构而言,保压方案的振动响应最小,垫层方案明显大于充水保压方案,直埋方案的振动响应最大;对于蜗壳等金属构件而言,保压方案的振动响应最大,而直埋方案最小,这说明直埋方案对金属构件的振动有利。为了检验计算模型与计算结果,开展了145m水位下三种不同埋设方式蜗壳的厂房振动现场测试。测试结果表明,对于混凝土结构而言,直埋方案的振动响应最大,保压方案最小,垫层方案略大于充水保压方案;而对于水轮机顶盖的振动而言,直埋方案振动最小,保压方案最大,垫层方案略小于充水保压方案。这说明测试结果与计算结果的振动响应规律基本一致。测试结果中垫层方案与保压方案基本一致的主要原因在于,在低水位下实际厂房的混凝土结构与垫层以及蜗壳之间存在缝隙,导致蜗壳的部分振动传递不到混凝土。     

大型水电站垫层蜗壳结构仿真分析

本文应用有限元程序ANSYS,对某大型水电站垫层蜗壳钢衬-钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元分析,钢蜗壳与外围混凝土之间按常规共结点和滑移接触两种方案分别进行计算,分析比较两种方案中钢蜗壳和钢筋的应力分布、裂缝开展范围与宽度等,验证接触非线性模型的合理性,为更精确地进行水电站垫层蜗壳的设计提供依据。     

水电站充水保压蜗壳结构仿真分析

应用面-面接触非线性理论,考虑钢蜗壳与外围混凝土的接触滑移,分别对断面直径大小不同的轴对称充水保压蜗壳模型进行了施工、逐级加压过程的仿真计算,主要对钢蜗壳打压后的变形、蜗壳与混凝土的间隙及其应力变化过程三方面进行研究。计算结果表明,若蜗壳断面直径较大,水重对钢蜗壳打压后的变形以及逐级加压过程中钢蜗壳与外围混凝土的间隙变化过程影响较大,但对应力变化影响较小;若蜗壳断面直径较小,水重对上述三方面的影响都很小;无论蜗壳断面直径大小,是否考虑蜗壳与支墩的接触滑移对上述三方面的影响都较大。     

考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑设计

对于海上风电场集电系统的优化设计,现有设计方法大部分只考虑了电缆和开关的合理配置,而没有充分考虑障碍区对拓扑设计的影响。为此,本文提出了一种考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑优化设计方法。采用GIS技术对障碍区进行图层化处理,并利用最小面积不定形包围盒法将障碍区表示为最小面积矩形包围盒。在此基础上,结合Dijkstra算法与Prim算法的优点可得求取避障路径的优化算法,再通过基于层次分析法且兼顾经济性和可靠性两个方面影响因素的模糊综合评价模型来比较海上风电场集电系统的拓扑方案,就可完成海上风电场集电系统的最优拓扑设计。最后的算例及分析验证了本文算法的可行性。     

河床式水电站混凝土蜗壳抗裂和限裂研究

结合某河床式水电站工程实际,对混凝土蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土、环氧砂浆等材料在蜗壳抗裂和限裂方面的作用。研究表明:混凝土蜗壳虽承受水头不高,但孔口尺寸较大,在蜗壳顶板、底板与边墙相交处、机墩等部位易发生开裂;对规模较大的混凝土蜗壳,采用高强混凝土或钢纤维混凝土可减轻混凝土损伤,但抗裂效果并不显著,且带来水化热较大、施工工艺复杂等问题,可根据实际情况选择强度较低的混凝土,限制结构裂缝宽度在允许范围内,并做好防渗措施;在蜗壳混凝土内表面设钢衬或环氧砂浆涂层均是有效的防渗措施,亦可承担部分荷载,有助于控制裂缝宽度,但环氧砂浆存在老化、脱落等问题,耐久性低于钢衬。     

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。     

高水头抽水蓄能电站蜗壳结构配筋原理研究

高水头抽水蓄能电站钢蜗壳外围混凝土结构过去一直按应力图形的方法进行配筋,本文结合蜗壳结构的工作特性,介绍考虑钢蜗壳的作用,按限裂原则进行配筋计算的原理。     

直埋蜗壳钢衬厚度减薄研究

本文对不同厚度钢衬下的直埋蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析。结果表明:钢衬厚度减薄后,钢树自身等效应力、外围混凝土的拉应力及开裂范围并没有明显增大,即使在甩负荷工况下,减薄后的钢衬最大等效应力仍然远小于其屈服强度,其最大应力只有屈服强度的五分之一,钢衬的承载潜力并没有发挥出来,钢衬厚度可以适当减薄。此外,还对直埋蜗壳结构进行了超载分析,得到了外围混凝土裂纹的产生和发展过程。     

水轮机蜗壳不同埋设方式的座环受力特性研究

基于接触非线性理论,考虑蜗壳与垫层及外围混凝土的接触滑移,对三种典型埋设方式的蜗壳结构进行三维有限元仿真分析,主要研究座环结构的受力特性.计算结果表明,不同埋设方式下各构件承担的扭转力比例不同,钢管承担的扭转力比例在保压方案下最大,座环承担的扭转力比例在垫层方案下最大,混凝土承担的扭转力比例在直埋方案下最大.软垫层和预...