水力机械运行中的拍振和共振问题探讨

拍振和共振是常见的自然现象，对水力机械稳定运行危害很大，但在对其研究中存在将二者混淆和对部分虚假拍振信号辨识不清等问题，需深入探讨。本文首先介绍了拍振波的基本原理，通过对几种特殊情况的分析说明了拍振波的拍振频率和幅值范围，并在分析拍振波本质特征、共振基本特征、扰动频率和固有频率差别的基础上进一步论述了拍振和共振的区别，提出了扰动频率和系统固有频率接近不会产生拍振、两个不同的扰动波即使频率相同也不可能产生共振等新见解；其次，本文还分析了采集信号不健全和高频载波两种虚假"类拍振波"的产生原因，提出了提高信号采集频率避免类拍振波和依据拍振波本质特征辨识拍振波的简单方法。  

基于多时间尺度法的桩基轴向振动分析研究

 假定桩基及桩周土的材料满足粘弹性本构关系，导出了分析粘弹性桩基轴向振动的偏微分方程。在桩基和土的粘性都比较弱的情况下，用四阶多时间尺度方法求解了边界条件为一端固定、另一端自由的粘弹性桩基轴向自由振动的 n 阶固有频率和振动位移的近似表达式，得到： n 阶固有频率是粘弹性阻尼、阶数 n 和桩周土刚度系数的函数；位移与初始位移、相位、固有频率、时间、桩身位置、阻尼系数等有关；将四阶多时间尺度近似解与精确解进行了对比发现，当阻尼比小于 0.76 时，四阶多时间尺度解与精确解误差很小（小于3%），因此，只要使用较高的阶数，在较低的阻尼比情况下，用多时间尺度法求得的近似解与精确解误差不大，可以用于分析粘弹性桩基轴向振动。  

基于复模态法的粘弹性基桩横向振动研究

 假定基桩及桩周土材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系，导出了分析基桩线性横向振动的非线性偏微分方程。在假设基桩和土的非线性比较弱的情况下，忽略非线性因素影响，用复模态法得到了一端铰支、另一端轴向自由横向铰支的端部条件下方程的解析解，并给出了数值算例，考察了参数的影响。结果表明：粘性系统的频率随着桩周土刚度增大而非线性增大，随着桩顶静载荷的增大而减少，静止桩是振动桩的一种特殊形式，桩周土的存在大大增加了基桩的承载力，土抗力调整系数对基桩承载力的影响也较大，硬土比软土更能提高基桩的承载力。  

两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究

土石坝坝体自身的动力特性，是土石坝在地震动作用下动力响应性状的重要影响因素。本文通过大型振动台模型试验，研究了两河口高土石坝缩尺模型坝的动力特性及其相关影响规律，并根据相似率，用模型坝的动力特性参数推算出原型高土石坝的相应动力特性参数。试验研究表明：在特定的地震动作用下，大坝结构的振型基本稳定；坝体的自振频率、阻尼比和振型系数等动力特性参数受振动强度、振动历史和水库是否蓄水等因素影响。  

坝体与库水的流固耦合分析

 基于流固耦合分析方法，分别应用势流模式和位移模式2种流体单元模拟库水，并与传统的附加质量方法模拟库水的方法做了比较，结果显示该方法可行；相比附加质量方法，流固耦合方法与理论解更为接近，其中位移模式流体单元对单元形态要求较高。对库水截取区域的敏感性分析表明，流体区域选取3～5倍坝高可以得到较为满意的结果。以重力坝的不同坝顶宽度为例，讨论了需要考虑库水可压缩性的条件，这些成果为后续工作奠定了基础。  

具有隔板容器中液体晃荡的数值模拟

在容器中装置隔板来抑制液体晃荡是一种常见的工程措施。此文针对具有隔板的矩形容器中液体晃荡问题,采用时域高阶边界元方法建立了自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用了半混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,并运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与文献的数值结果的对比,验证了本模型的准确性。通过大量数值试验,研究了隔板位置、尺寸和形式等因素对容器内晃荡液体运动特性、动力特性和容器固有频率的影响。  

EFFECTS OF LIQUID COMPRESSIBILITY ON RADIAL OSCILLATIONS OF GAS BUBBLES IN LIQUIDS

For forced radial oscillations of gas bubbles in liquids, a more rigorous expression of the acoustic damping constant based on Keller’s equation is developed. Comparison with those in published papers is also made. The expression offered in this paper will improve the predictions of total damping constant in particular for high frequencies and large bubbles, i.e., large ωR0/c1(ω is the frequency of driving sound field,R0 is the equilibrium bubble radius, c1 is the sound speed in the liquid). Examples in ultrasound imaging and acoustical oceanography are demonstrated.  

大源渡船闸人字门振动原因与技术处理

针对湘江大源渡船闸人字门振动现象,从水流条件、闸门运行操作、闸门安装、水头、气温及闸门结构、止水结构设计等方面进行了分析,根据分析资料,对下闸首人字门提出了技术改造措施。改造后,门体横向抗扭刚度提高了约3倍,门体竖向刚度提高约2倍,振动问题得到控制,确保了闸门的安全运行。  

水轮机接力器响应速度分析

为了深入研究水轮机接力器的响应速度,本文对其固有频率进行了理论分析。结果表明:接力器响应速度与接力器活塞面积、油液有效体积弹性模量成正比,与总压缩容积、负载总质量成反比。最后,结合工程实际应用,提出了提高接力器响应速度的具体措施。  

某斜交梁桥荷载试验计算分析

为检验某城市斜交梁桥的承载能力，了解该桥的工作性能，为其今后的正常运营和养护管理提供依据，结合该桥结构特点，特对其进行荷载试验。介绍了荷载试验的主要流程，通过有限元分析，将计算得到的挠度、应变与振频率等指标与实测值进行对比分析，结果表明该桥静载试验加载效率为0．96～1．03，满足规范0．95～1．05之间的规定；截面最大相对残余为13．87％，满足强度要求；桥梁横向、纵向挠度试验值均包络于计算值内，即均在正常范围内；应变增大系数处于1．027～1．048之间，均小于规范取值1．050；测试截面一阶竖向自振频率为4．541 Hz ，与理论值4．97 Hz 相差不大；试验结果满足正常使用要求。该桥工作状态良好，可以投入正常使用。