抽水蓄能电站地下厂房结构振动反应分析

为分析抽水蓄能电站地下厂房结构在干湿模态下的振动特性,建立某抽水蓄能电站地下厂房的动力分析模型,基于强耦合方法,将声场理论运用到有限元计算中,计算厂房整体结构在考虑尾水管流体作用后的湿模态,并与厂房的干模态进行比较,通过计算得到尾水管内流体对厂房各关键部位自振频率的影响;通过水力脉动试验,获得该抽蓄电站流道的脉动压力的荷载特性;通过谐响应计算,计算了干、湿模态下水力脉动对厂房的影响。结果表明,由于水体阻尼作用,厂房及各关键部位的各阶振动频率均有所减小,在对厂房进行振动分析时水体的作用不能忽略;抽蓄电站尾水管内水力脉动的频率和幅值与活动导叶的开度有关,频率变化范围为0～26.70Hz,呈"V"型分布;厂房在尾水管流体脉动压力作用下频率响应都很小,且随着水力脉动频率的变化而变化。研究成果可为抽水蓄能电站地下厂房振动问题研究提供参考。     

大型平面钢闸门流激振动模型试验与数值模拟

针对大型平面钢闸门的流激振动问题,制作了大型平面钢闸门的水工模型,通过水力学试验研究了闸门脉动压力特性;并制作弹性相似模型,采用试验模态分析法研究闸门的结构动特性、运用三维有限元数值模拟手段计算闸门的自振特性.对比发现,闸门自振频率的计算值与试验值非常接近,振型完全一致,通过数值计算可考察流固耦合效应对闸门动特性的影响.基于水力学试验采用动力时程方法计算了闸门流激振动响应,评价了闸门的抗振安全,可为闸门结构的优化设计提供依据.     

某抽水蓄能电站地下厂房模态与谐响应分析

为研究某抽水蓄能电站地下厂房自振特性及其在转动部件不平衡激力与流道动静干涉载荷作用下的振动特性,以5～8号机组所在地下厂房段下部结构作为研究对象,建立其模态与谐响应联合分析模型,得到地下厂房前18阶模态频率及其对应载荷下结构动力响应特性.结果表明:厂房整体结构前18阶模态频率相较于转轮转动频率、动静干涉频率及其二倍频有较大的差距;在动静干涉压力脉动载荷下,各厂房立柱均有局部共振发生,5号厂房共振立柱位于中间层立柱,而6、8号与7号厂房则位于水轮机层;在动静干涉二倍频载荷下,5、8号与7号机组厂房水轮机层楼板振动均较为剧烈,6号厂房最大振幅发生在蜗壳层立柱处;虽然厂房结构不会发生严重的整体共振,但局部共振对厂房稳定性产生一定影响,需对局部共振部位进行强度校核,避免发生结构破坏.     

基于摄动模态分析的风电叶片动力学特性研究

针对大尺寸叶片运行状态下受旋转软化效应和动力刚化效应耦合作用从而导致其模态特性改变的现象，提出一种基于摄动模态分析的旋转叶片振动分析方法。建立0.89 m和61.5 m两种型号的叶片模型，通过数值模拟分析叶片在0～50 r/min转速范围内这两种效应对叶片频率的影响。基于计算的频率差值Δf的变化规律，研究叶片3种主要振型与这两种效应之间的关联关系。最后，为验证数值模拟的准确性，通过锤击法进行实验模态分析并与数值模拟结果进行比较。实验结果表明，其一、二阶模态频率误差均在1%以内，计算结果较为准确。     

深海三浮体式风机整体结构模态分析

海上风电逐渐从浅海的桩柱型向深海的漂浮式发展。采用风机正向设计SAMCEF for Wind Turbine软件对安装于水深100 m处的三浮体式风机平台整体结构进行了模态分析。由计算结果分析可知,浮式风机整体结构振型比较复杂,不同构件振型变化较大,平台的振动对上部塔架有连带作用;平台低阶振型主要表现为纵荡、横荡、垂荡,横摇、纵摇和首摇,能够有效避开海洋频区对结构造成的不利影响;高阶振型表现为振荡和摇动的复合。由坎贝尔图可知,浮式风机塔架自振频率和风机叶片旋转频率不会产生共振。     

海上张力腿平台风电机组结构动力特性研究

采用强耦合法对张力腿平台风电机组支撑结构进行模态分析,充分认识张力腿平台结构的动力特性。由计算结果可知:整体振型复杂,不同构件振型变化较大,平台的振动对上部塔架有连带作用;调整张力钢缆长度和平台水下位置对平台结构的动力特性影响不大,张力腿平台结构对水深、环境激励荷载具有很好的适应性;通过共振分析,有效区分结构自振频率和环境载荷的激励频率,避免共振危害的发生,可以满足海洋复杂环境下风电机组的正常运行。     

柴油机轴系扭振研究中的模态分析方法

对柴油机轴系扭振的研究,以往是先建立扭振当量系统,然后进行自由振动与强制振动计算。本文提出的模态分析方法通过对轴系施加激励力矩并进行传递函数测量,直接识别扭振系统的自振频率、振型与阻尼。可用于研究曲轴变惯量以及水力测功器附水对扭振的影响。通过对实际柴油机轴系的扭振模态分析与运转时实测的扭振结果相比较,证实模态分析是柴油机轴系扭振研究中的一种新的有效方法。     

基于模态叠加法的风电机组塔架实时状态研究

振动模态是机械结构在某一自振频率下的振动型态,是多自由度系统的固有属性。在模态分析的基础之上,提出一种基于模态叠加法的风电机组塔架振动状态与应力状态计算模型。该模型首先通过有限元法得到塔架的模态,然后通过模态叠加法根据塔架各监测点处的振动值计算得到整个塔架的振动状态及应力状态。以某风电场2.0 MW风电机组为例,通过有限元法数值模拟验证该模型计算结果的准确性。研究结果表明,该模型具有精度高和速度快的特点,能够满足实时在线计算要求。     

海上张力腿浮式风机整体结构动态特性研究

随着大型海上风电场的建设逐步由浅水海域向深水海域发展,传统固定式基础结构已不能满足海上风机工作性能要求,研究漂浮式风机已成为各国开发海上风能的热点工作。文章采用风机正向设计软件SWT对海上张力腿浮式风机整体结构进行了模态分析,得到浮式风机整体结构的动态特性。由分析结果可知,浮式基础的振动对上部塔架有连带作用;浮式基础低阶振型主要表现为横荡、纵荡、首摇、纵摇、横摇和垂荡,高阶振型表现为振荡、摇动和部件振动的复合;浮式风机自振频率和主要海浪谱频率以及风机叶片旋转频率不产生共振。     

在役大型水工弧形闸门结构静强度与模态分析

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行，以葛洲坝工程水工弧形闸门为例，利用有限元分析软件，按设计水头对其进行静力学强度和模态分析，得出闸门最大应力集中点及变形情况，并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明，闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%,在5.0%误差控制范围内，弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm,强度和刚度均能满足现行规范设计要求，面板底部存在局部应力集中，闸门整体振动变形量小于0.508 mm,振动强度不大，只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区，其发生共振的可能性小。     

大型汽轮发电机组扭振试验中激振方法的研究

目前大型汽轮发电机组轴系扭振特性的现场试验中广泛采用稳态不对称短路变频激振法,该方法能有效地测得轴系的低阶固有频率,而难于或测不到高阶固有频率。为寻求其中的原因和规律性,本文用模态分析方法,以２００ＭＷ汽轮发电机组为对象,对轴系扭振试验过程中的动态响应进行了数值仿真,计算结果与现场测试结果完全一致,研究同时表明,在一定试验参数下,高阶振型也是能够被激起的,这些结论对现场试验有指导意义。     

三峡电站厂房振动及测试

为保障三峡电站厂房在振动情况下的安全运行,采用有限元法对三峡电站厂房机组段进行自振特性分析和共振复核,并通过模型试验得到流道的脉动压力值,分析厂房结构在脉动水压力下的振动反应,计算结果显示满足振动控制标准要求。为验证分析结果,对在156m水位下机组运行时楼板的振动进行了现场测试。结果表明,实测数据与计算分析结果在幅值、频率和分布规律上较接近,建立模型计算脉动压力值施加于厂房后的计算厂房振动方法可行。     

四缸内燃机机体结构模态分析

以某直立四缸柴油机为例 ,用 Pro/ Engineer软件在建立底部被约束的机体三维实体模型的基础上 ,对机体结构进行了约束模态的有限元分析 ,得出了机体结构的前 2 0阶约束模态的固有频率及相应振型 ,并与机体自由模态分析结果进行了比较。结果显示出了机体各部分结构振动的强弱分布以及抗振薄弱区 ,揭示了不同频率范围内机体结构振动模态的特点。同时 ,分析结果表明 :约束模态的固有频率及振型都与自由模态有显著的差别 ,因此考虑约束边界条件的机体模态分析对揭示机体结构的动力学特性是非常有必要的。     

柴油机机体模态分析与试验验证

建立某直列四缸柴油机机体三维模型,对其进行自由模态有限元分析,并提取前5阶机体的固有频率及对应的振型,分析机体各频率范围内的振动规律和抗振薄弱区。为了验证有限元分析模型的准确性,对机体进行自由悬挂试验模态分析。对比结果表明,计算和试验的低阶振型基本一致,固有频率最大相对误差为6.3%,说明有限元模型具有较高的精度,可以作为后续优化和动力学分析之用。     

大型水轮机顶盖动态特性数值模拟与试验研究

顶盖作为大型水轮机的主要承载部件,在实际运行过程中经常出现振动超标问题,严重威胁整个机组的安全运行。为此,从结构的动态特性出发,基于有限元法,建立了顶盖的高精度动力学仿真模型,采用Block Lanczo法求解得到前6阶固有频率,同步开展模态测试,可发现有限元计算结果与测试结果非常吻合,相同振型的固有频率最大误差仅为5.2%。接着开展工况振动测试,测得了顶盖工作时的径向和轴向最大振幅和振动频率,将此作为输入条件,基于动力学模型进行动力学响应分析,得到了振动状态下顶盖的结构应力。在此基础上,进一步进行谐响应分析,得到激励频率对结构应力的影响规律。结果表明,顶盖径向振动的危害远大于轴向振动,径向振动引起的振动应力为108 MPa,而轴向振动最大工况振动应力仅为36.7 MPa;振动应力随激励频率的变化出现宽幅波动,在81Hz附近,顶盖应力均存在明显应力尖峰值。     

某可逆式机组厂房振动问题的原因分析及处理方案

针对某电站存在的厂房振动问题，首先开展了机组稳定性试验，找出了厂房振动的激振振源，通过有限元分析法得出厂房内存在局部振动区域的结论，并找出局部共振的位置，最后提出了优化转轮的解决方案。新转轮经过一年时间运行，稳定性各项指标均在正常范围内，证明了所提供方案的有效性。     

基于CFD的水电站厂房水力振源模拟研究

传统的水力振源特性研究主要依赖于模型试验,计算方法亦过于简化。通过建立水轮机全流道模型,基于CFD计算软件,对正常工况下的厂房进行了流体计算,总结了蜗壳壁面压力脉动的变化、分布规律及数值大小,进而根据CFD计算结果拟定了5种水力振源施加方案,并利用谐响应算法计算了厂房楼板、机墩、风罩等薄弱部位的振动响应情况,认为可根据流体计算结果在蜗壳内壁不同部位施加相应简谐荷载;且在流体计算结果中提取厂房蜗壳壁面各点的压力脉动数值,采用时程分析法施加于蜗壳对应节点,观察厂房结构振动响应情况,给出了水电站厂房水力振源更加精确、合理的模拟与施加方式。     

5 MW风力机叶片模态特性分析

为了研究叶片铺层和主梁形式对大型自适应叶片动态特性的影响,利用Ansys软件建立了5 MW风力机叶片的有限元模型.对不同梁帽铺层角度和主梁形式的叶片进行了模态分析,给出了各模型的前十阶固有频率和振型,分析了叶片梁帽铺层角度、主梁形式和转速对风力机叶片固有频率的影响.结果表明：叶片梁帽铺层角度和叶片主梁形式对固有频率具有重要影响;在叶片的弯扭耦合设计过程中,要考虑设计参数对叶片模态特性的影响,以避免叶片发生振动性能失效.     

基于高精度模型的热气机振动响应计算分析研究

主要介绍了基于高精度模型的某型热气机振动响应计算分析研究。对比分析了热气机曲轴箱不同网格尺寸、不同连接方式对模态频率计算的影响,通过模态试验确定了其网格尺寸和连接方式。建立了该型热气机的有限元模型,将多体动力学计算的激励力施加至有限元模型,计算得到关键节点的振动加速度值,并基于时域和频域对比了关键节点振动响应的计算值与实测值,验证了计算结果的准确性,为进一步优化热气机的结构提供了依据。     

水平轴风力机塔架的频率和振型特性实验研究

为了研究风力机塔架的振动特性,文章利用动态信号采集分析系统,对水平轴风力机塔架进行了实验模态分析和运行模态分析测试,得到了塔架静止与振动两种工况下的固有频率与模态振型,分析了塔架的振动特性。通过对风力机振动信号的频谱分析发现,风速小于10 m/s时,只能激励起塔架挥舞方向与摆振方向的二阶模态;通过对风力机塔架的模态分析发现,风力机发生振动,塔架固有频率与模态振型发生小幅度改变;随着风速和振动烈度的增大,塔架模态参数的变化幅度随之增大。该研究可以为风力机塔架优化设计提供借鉴。