三峡电站水轮发电机组的振动对厂房结构的影响研究

三峡电站水轮发电机组的单机容量和结构尺寸位居国内混流式机组之最，机组运行时厂房结构的振动问题已经成为重点关注对象。本严格按照三峡左岸发电厂房的设计尺寸，建立了复杂厂房结构的三维真实模型，分析了整体结构的动力特性：同时基于VGS水轮机模型试验中73米水头脉动压力的实测数据，求出了在脉动压力作用下厂房结构的动力响应，分析了引起楼板振动的主要振源。计算结果表明，三峡电站左岸机组在↓Δ139米运行时，厂房结构的动力响应均在允许范围之内，这一结论通过初步振动测试得到了验证。     

水下桩腿长度对带支腿浮式结构水动力系数的影响分析

风电安装船是带支腿浮式结构,而水下桩腿长度对船体在波浪中的动力响应会产生较大的影响。究其原因就是水下支腿的存在导致结构所受水动力不同于普通无支腿船体。为了研究水下桩腿长度对水动力系数大小的影响,该文利用三维势流理论对桩腿收放过程中不同阶段的水动力系数进行了数值计算,给出了不同工况下带支腿浮式结构在波浪中运动的6个自由度水动力系数与波浪频率的关系。研究结果表明:桩腿水下长度对带支腿浮式结构水动力系数的影响较为明显,除垂荡运动外,附加质量随桩腿在水下的长度的增加而增大;当波浪频率处于低频或高频时,桩腿的水下长度对附加阻尼的影响较小,而当波浪频率处于中频时,附加阻尼系数随运动状态的不同表现出不同的规律。此外,还分析了桩腿对带支腿浮式结构湿固有频率的影响,结果反映出桩腿在水下的长短对结构的湿固有频率有明显的调制作用。     

大型水电站厂房水下结构的三维有限元整体动力分析

本文结合我国一待建大型水电站厂房水下结构,在考虑厂房上部结构对水下结构的动力耦联相互作用情况下首次进行了电站厂房水下结构的三维动力有限元整体功力分析研究;导出了解决组合单元“强连接”问题的读入刚度矩阵;编制了相应的电算程序;配合大型通用程序SAP5,进行了厂房水下结构的三维有限元整体动力分析,求得了水下结构的高阶整体模态特性及其特有的变化规律。最后,通过激光全息整体模型动力试验的验证,说明理论分析和计算的结果是符合实际的。     

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。     

含油废水向水下扩散的实验研究

本文利用摄像结合数字图象处理技术，实测分析含油废水在混合水箱中的扩散浓度场，验证了水体的紊动作用是油滴向水下扩散的主要动力；实验及数值计算结果表明，混合水箱中的油紊动扩散系数Ｄｚ沿水深而增大，呈指数分布；油份浓度越大的含油废水越难向水下扩散，Ｄｚ含油废水的油份浓度呈指数衰减关系，而与紊动强度呈线性增加关系。     

大坝深孔泄水建筑物淤堵物清理技术探讨

深孔泄水建筑物是大坝重要组成结构，发生淤堵会导致闸门启闭困难，严重影响大坝安全运行。总结了淤堵闸门启门力计算模型、淤堵物水下探测及清理技术现状，梳理了深孔淤堵物清理的技术难点，提出水下环境重构、闸门启门力计算、深孔清淤装备等方面的对策，同时指出未来还需进一步研究水下环境高精度重构技术、构建闸门启门力数值模型、研发多类型淤堵物一体化清理机器人等，以期提升大坝应对灾害的能力。     

水下航行体水动力噪声预报方法及其试验验证

该文采用结构离散法,建立水下航行体水动力辐射噪声预报方法。模型试验表明,3-9 m/s水速范围内,计算结果与实验结果有较好的一致性,偏差小于3 dB。该文方法计算量不大,可以用来进行水下航行体中高频水动力辐射噪声快速预报。     

挡水结构水下爆炸作用的离心模型试验

水下爆炸包括冲击波和气泡脉动,两者能量相当,均会对结构产生毁伤作用。水下爆炸载荷试验唯有在离心机内才满足相似关系,设计试验时宜在离心机负载范围内尽可能增加模型尺寸以减小边界效应。针对挡水结构,在离心机内布置压力传感器、高速摄像机、加速度计及应变片测试了冲击波、气泡脉动载荷及结构产生的动力响应。通过试验对比了水下爆炸和空爆产生的载荷,分析其引起结构动力响应的差异。对于水下爆炸,重力加速度的增加引起气泡脉动冲量的减小,而气泡脉动产生的峰值应变基本与气泡冲量呈线性关系,因而模拟气泡脉动对结构作用时应考虑重力效应。     

含油废水向水下扩散的实验研究

本文利用摄像结合数字图象处理技术，实测分析含油废水在混合水箱中的扩散浓度场，验证了水体的紊动作用是油滴向水下扩散的主要动力；实验及数值计算结果表明，混合水箱中油滴紊动扩散系数Ｄｚ沿水深而增大，呈指数分布；油份浓度越大的含油废水越难向水下扩散，Ｄｚ与含油废水的油份浓度呈指数衰减关系，而与紊动强度呈线性增加关系。     

水布垭水电站进水塔结构抗震分析与安全评估

进水塔结构属于水下建筑物,其地震安全性至关重要。采用大型三维有限元程序ANSYS对水布垭水电站地下厂房进水塔结构进行抗震分析,计算分析了进水塔结构的自振特性,并通过反应谱方法计算了在水平向地震作用下进水塔结构的动力响应,包括动位移、动应力和加速度分布。将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对进水塔结构抗震性能进行评估,结果显示进水塔结构的变形与强度均能满足要求,为工程设计提供了依据。     

水下潜器航行水动力导数CFD计算

良好的操纵性能,对于水下潜器顺利高效地执行任务至关重要。因此,在新型水下机器人的初步设计阶段,就应该对其操纵性能给与评估。精确计算水下机器人的水动力导数,是准确评价其操纵性能的关键。目前,计算水动力导数最流行的方法是船模实验法,但需要复杂的实验设备,且成本高并费大量时间,而采用数值模拟方法计算水动力导数就能克服上述缺点。本文基于开源CFD工具包Open FOAM开发的水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU[1],采用SST-DES方法,对万米水下潜器(ARV)在不同漂角和攻角工况下,进行了数值斜航实验模拟。通过数值计算得到了作用在ARV上的水动力和力矩,回归得到相应的水动力导数值。为进一步根据潜艇六自由度运动方程,进行运动仿真模拟提供了基础。结果表明,对ARV进行数值模拟能够高效快速地计算ARV的水动力导数,进而对ARV的操纵性能进行预报,指导水下机器人的设计。     

混凝土重力坝水下接触爆炸下的毁伤特性分析

采用常规有限元法研究接触爆炸下的结构破坏特性时,往往将由于网格高度畸变而导致计算中断或错误的结果。考虑炸药、流体、结构之间的动态耦合及混凝土的高应变率效应,采用SPH-FEM耦合方法,其中SPH法用于模拟爆炸近区的坝体大变形,FEM法用于模拟远场坝体响应,构建了混凝土重力坝水下接触爆炸的全耦合模型,对水下接触爆炸下的大坝动态响应及毁伤特性进行分析。研究表明,采用SPH-FEM耦合分析技术可以较好地揭示水下接触爆炸下大坝冲坑形成及其毁伤特性;水下接触爆炸冲击荷载作用下大坝受损程度比水下非接触爆炸时严重,在研究水工大坝抗爆性能时,应重点关注水下接触爆炸下的大坝毁伤特性。     

天然河道流量在线监测关键技术研究与应用(安徽沃特水务科技有限公司)

<正>一、研究成果1、基于河道流量在线监测有关基础资料,分析水下流速传感器受水下流速过大或受漂浮物影响而导致监测数据异常的问题,研发在水下可长期保持固定且不会因为流速过大或受漂浮物影响而导致监测角度发生偏移的流速传感器水下固定装置;2、分析水下流速传感器因水下维护困难、时效性、经济性等问题,研发水下流速传感器快速沉浮装置(可浮出水面进行维护);3、在分析谢才—曼宁公式不能计算断面垂线平均流速问题的基础上,创建了在不规则断面中计算垂线平均流速、流量并将计算程序封装成独立的计算模型;     

三峡电站发电厂房动力特性与低水头振动问题研究

本文对三峡电站发电厂房包括整个流道、网架、各种廊道在内的三维结构严格按照设计尺寸进行了比较真实的模拟,并采用有限元法对其结构进行了动力特性分析。在此基础上,根据VGS模型试验提供的6个测点数据,对整个流道内的脉动荷载作出合理假定,求得三峡发电厂房在63m水头运行时的动力响应。分析表明,对于复杂的厂房结构和复杂的脉动荷载,仅仅从共振的角度难以评估厂房结构的振动,而必须通过施加各种动力荷载求出厂房结构的振动响应,再在此基础上作出定量评估。     

深水明渠附着水下空间体的水动力特性与体型优化

大型长距离输水明渠边坡衬砌破坏后,受供水保证率制约通常只能不停水修复,而现有施工技术在深水渠道中难以使用,寻找快速环保地进行明渠不停水修复已成为亟待解决的重大技术难题。突破传统施工围堰概念,提出使用"水下无底拱穹结构"作为大型明渠不停水修复的施工平台。以南水北调中线干渠某渠段为例,采用数值模拟与物理模型验证相结合的方法,开展了空间体的水动力特性及体型优化研究。首先基于水下空间体的构造与选定的约束条件,利用Rhion和Flow 3D软件搭建了研究渠段的三维水动力学模型;分别对设计的三种体型水下空间体进行了水动力数模计算,分析了渠道流态与流场、断面流速分布、回流强度、壅水及阻力损失等水力要素的特征,计算了空间体的绕流阻力,对比总结了三种体型空间体的水动力学特征。结果表明,半椭圆形水下空间体绕流阻力较小,对渠道过流能力影响最小,可考虑作为水下空间体的应用选型。本文的研究为渠道内快速开展不停水维修提供了新思路与技术参考。     

前苏联钢衬钢筋混凝土压力管道经验及其应用

前苏联从60年代中期开始对钢衬钢筋混凝土压力管道进行了较系统的试验研究、理论分析和设计计算，提出了设计准则并修改了相应的设计规范，总结了丰富的经验，为了吸收前苏联的钢衬钢筋混凝土压力管道的设计、施工经验，中国长江三峡工程开发总公司搬家请了俄罗斯专家进行咨询，对三峡电站压力管道按苏联规范作复核计算，优化了三峡电站压力管道的设计。     

三峡压力管道裂缝性态试验研究

通过三峡电站钢衬钢筋混凝土压力管通大比尺平面结构模型试验，研究了内水压力上的裂缝性态及温度荷载上裂缝张合特征，试验研究成果更接近工程实际。     

三峡电站日调度驱动的支流振荡对支流水温垂向结构的影响

三峡电站日调度驱动的重力波对其支流动力过程造成显著影响,其中的高频水流波动会显著影响支流库湾的物质、能量等垂向扩散和输运过程,进而影响水华暴发等环境问题。基于三峡水库香溪河支流2021年蓄水期末的水动力及水温垂向结构监测数据,分析了三峡电站日调度驱动的支流库湾高频振荡对水温结构的影响。研究发现,三峡出库流量日波动驱动支流水位也呈日波动和高频波动特征,其中水位日波动振幅约0.3~0.5 m,高频水位波幅约0.04 m。库湾底层水温高频波动比中上层更加明显,与香溪河库湾水深从河口向上游逐渐变浅有关系。支流近底水温波动功率谱分析显示,香溪河湍流耗散速率(6.5×10^-7 W/kg)明显高出一般水库的近底耗散率,表明水库调度驱动的水体高频波动导致较强的湍流发育和耗散。     

水下航行体水动力辐射噪声预报方法研究

为评估水下航行体水动力辐射噪声性能,将航行体湿表面划分为若干子单元,运用功率谱的概念和模态平均法,计算子单元受湍流脉动压力激励振动声辐射,根据声能迭加原理建立航行体水动力辐射噪声的计算方法。数值计算表明,水下航行体水动力辐射噪声的预报与国外方法提供结果基本一致。6 m/s以上航速声压谱级最大偏差小于3 dB,所建立的方法可用于水下航行体水动力辐射噪声的预报和评估。     

三峡左岸电站机组LCU综述

在我国水电行业科技人员和外方的共同努力下，三峡电站监控系统已经顺利投运于部分机组。三峡电站作为我国西电东送的枢纽中心，其监控测点繁多、对象庞杂，本文旨在从整体上阐述三峡电站监控系统的系统结构及各部分功能。