湖南镇水电站水工模型试验研究

湖南镇水电站扩容后,优选闸门开启组合及评估新水力边界条件下局部冲刷对电站枢纽安全的影响,是电站运行面临的新课题。本文以水工模型试验为手段观测了不同的闸门开启组合下的水舌扩散状态及其对下游电站的影响、泄洪对工程扩建前后下游河道的冲刷状况,以此制定了最优的闸门开启组合、对扩建后大坝受冲刷影响的安全性进行评估,并提出了工程保护措施。这些成果为水电站安全运行提供了科学依据。     

高地温水工高压隧洞结构模型试验研究

为揭示高地温梯度与高内水压力联合作用下水工隧洞围岩的承载特性，在研制完整硬岩多物理场相似材料的基础上，通过温度荷载与内水压力联合加载技术开发，结合声发射的信号监测与空间定位技术，开展大比尺高地温水工高压隧洞的水工结构模型试验，对隧洞围岩的温度场、渗压场、声发射和裂纹发育的动态演化过程进行了测试与分析。试验结果表明，与非高地温条件相比，高地温条件下水工高压隧洞围岩出现水力劈裂所需的临界内水压力明显较低；与非高地温条件下围岩出现少数几条主裂缝不同，高地温条件下围岩主裂缝之间的次生裂缝甚为发育；高地温条件下水工高压隧洞围岩的热-水-力多物理场耦合效应明显，内水压力不变条件下围岩的裂缝扩展与损伤增长呈现非连续阶跃变化特征；高地应力条件下高地温水工高压隧洞水力劈裂位置与裂缝扩展受地应力侧限系数影响较大。     

水工建筑物脆性材料应力模型试验问题

水工建筑物的强度与稳定性是十分重要的问题。模型试验仍是研究水工建筑物的重要手段之一,要使模型试验能达到预期的目的,必须做好模型的设计,模型材料的选择与加工,以及加荷的研究,量测精度的保证,资料整理等项工作。本文就针对应力模型试验的以上各方面提出一些问题供大家参考。     

青松水电站首部枢纽水工泥沙模型试验

通过泥沙模型试验,研究了不同入库水沙条件下进入取水口内水流的含沙量和颗粒级配,通过合理控制水库泥沙淤积和水库泄空冲沙,可保证设计所需长期有效的日调节库容。通过试验表明以水库代替沉沙池是可行的。     

基于水工模型试验的前坪水库溢洪道优化设计研究

针对前坪水库枢纽工程设计方案的前期水工模型试验表明，前坪水库导流洞、溢洪道、泄洪洞整体设计布置合理，上游库区来水平顺，库区水面较为平静，各建筑物敞泄时无大的不良流态，各建筑物泄量满足设计要求，但由于溢洪道位于主坝左岸的山坡垭口处，受库区横向水流影响，进水渠左右岸导墙前部水流流态存在横向偏流，影响水流过闸流态。为较好改善水流流态，对溢洪道进口右侧6种导墙型式进行了试验研究，同时在选择其推荐方案体型的条件下，对左侧导墙优化体型做了3种工况的试验研究，起到了设计优化的效果，也为其他工程提供参考和借鉴。     

吉布洛电站上游调蓄水库泄水建筑物水工模型试验研究

针对吉布洛电站上游调蓄水库泄水建筑物底孔位置低、泄量大、下游仅用防冲护坦作消能工等特点,采用1∶40几何比尺建立了正态整体物理模型,通过模型试验分析了泄水建筑物过流能力、水流流态及流速、进出口体型等。试验发现泄流时,出现了排漂泄流下游水横向流入表孔下游、主流侧流左右岸裹头水流现象明显、底孔下游水跃有水拱及二级水跃现象发生等问题。为此,提出了边墩进口体型优化方案,同时疏浚下游河道,改善水流流态。结果表明,措施有效,横向流消失,水拱及水跃现象基本消除,为工程设计和施工提供依据。     

明流反弧段加糙防蚀的初步试验研究

国内外大量工程事例表明,泄水建筑物的反弧段下游极易产生空蚀破坏。实际工程调查证明,这些空蚀破坏大都是由于反弧段下游面局部不平整所引起。为防止出现空蚀破坏,人们往往对施工质量提出严格控制,要求过流混凝土表面十分平顺,甚至“平整如镜”,对不可避免出现的不平整突体的高度和坡度均提出了严格限制。这些严格要求即与目前的施工水平有差距,也会增加施工费用,加大工程造价。如伺在保证不发生空蚀破坏条件下,降低这些要求或开辟其它防蚀途径是目前人们关注的一个重要问题。     

水电站尾水河道二维恒定流数值计算与水工模型试验研究

本文以计算河流二维非恒定流偏微分方程组为控制方程,提出在河流边界上采用特征差分方程,在河流内部采用中心差分方程,求解二维水电站尾水河道恒定流的数值计算方法,并推导了全部有关的计算公式。对于恒定流计算是采用从非恒定流到恒定流的计算方法。这比用边值问题求解二维恒定流方程,可免于求解常是不收敛的大型非线性联立代数方程组,因此比较方便。在文中提出了根据河流状态图设计计算机通用程序的方法,并设计了通用程序。同时针对松花江丰满电厂尾水河道水流特性做了水工模型试验、原型观测和数值计算,结果吻合很好。     

水工建筑物安全监测布置优化方法研究

如何用最少的测点反映水工建筑物的工作性态,是水工建筑物安全监测设计研究的难点。本文以水工建筑物有限元计算成果为依据,形成水工建筑物安全监测量的空间分布样本,通过聚类和主成分析,提取样本空间分布特征并对数据样本进行空间分块,由此提出水工建筑物安全监测布置的优化方法,并应用B样条曲面建模误差理论,对水工建筑物安全监测布置的结果进行评价。实例分析表明,该方法切实可行,为水工建筑物安全监测布置优化提供新思路。     

水力发电系统状态空间法自适应建模研究

对反映引水系统结构信息的节点进行了分类,并推导了主要类型节点状态变量的排序和状态方程的通用写法,从而使系统结构信息数字化,在此基础上提出了水力发电系统状态空间自适应建模方法并编写了自适应建模程序,通过具有复杂系统的梯级串联电站的算例说明了其自适应建模能力。为复杂的现代水力发电系统的状态空间法动态仿真和控制方案研究提供了强有力的工具。     

水工混凝土抗压强度时变模型研究

本文在总结已有国内外抗压强度的时变模型的优缺点的基础上,通过合理的假设、演绎、推导,建立水工砂浆和混凝土抗压强度时变模型,用已有的资料对参数进行了标定,并对标定结果进行了分析.     

尼尔基水利枢纽工程综合评价方法探析

水利投资项目是一项非常复杂的系统工程，具有内部结构复杂，涉及因素众多，影响范围广泛，后果影响重大、深远，且难以预测，因而对水利投资项目进行综合评价便具有十分重要的意义。本文采用Delphi法与层次分析法相结合的方法求出各指标权重值；并采用多层次模糊综合评价模型对尼尔基水利枢纽工程进行综合评价，得出了比较全面、客观的结论。     

Study of hydraulic transients in hydropower plants throughsimulation of nonlinear model of penstock and hydraulic turbine model

Study of hydraulic transients in hydropower plants specifically in hydraulic turbine units, with penstock, spiral case and draft tube-is necessary due to power and frequency oscillations which normally occur in generator units, mainly during load rejections. In turn, this causes large pressure and subpressure oscillations in turbine hydraulic systems and must be evaluated to avoid mechanical failures. In this context, this work analyses discrete hydraulic systems with emphasis on hydraulic parameter analysis. The simulation used was developed based on analog mathematical models of transient phenomenon equations and on a hydro turbine model. The results were obtained by using a nonlinear analog-digital simulation method. Comparisons between results of a theoretical simulation of a literature example using the characteristics method and the results obtained with the present method are presented. Theoretical simulation results obtained from a 360 MW turbine and experimental results are also confronted     

基于模型优化与TR方法的水工弧形闸门损伤识别

针对水工弧形闸门的安全监测问题,基于结构动力模型优化技术提出水工闸门损伤识别与健康诊断一种解决方案。该方案将水工钢结构的损伤识别和健康诊断问题首先转化为一种非线性约束优化问题,通过建立带边界约束的非线性最小二乘目标函数,极小化结构实测模态与理论计算模态之间的误差,采用具有更强鲁棒性和可靠性的信赖域（TR）方法求解该优化问题,达到识别结构损伤位置及其程度的目的,从而为水工钢闸门的健康诊断提供技术措施和方案。最后通过一个水工弧形闸门模型的损伤识别数值仿真和试验研究,证明了该方案应用于水工钢闸门结构损伤识别与健康诊断的可行性和有效性。     

液压伺服系统的模型参考自适应模糊控制新方法

基于液压伺服系统参数不确定性,提出一种改进的模型参考自适应模糊控制方法。该方法用模糊自适应机构代替常规的自适应机构,并用模糊因子自调整律实时调节模糊自适应机构的模糊规则,提高了模糊自适应机构推理规则的调整精度,获得了更好的控制性能。仿真结果验证了其优越性。     

质量矩阵对水轮机组固有振动模态计算结果的影响

针对如何采用有限元法选用适当的单元质量矩阵模式对大型水轮机过流部件进行高精度、高效率和低成本的模态分析问题,本文详细介绍了一致质量矩阵和集中质量矩阵,并以三峡混流式水轮机组为例,数值模拟水轮机转轮、导叶和叶片的前若干阶固有模态,对两种矩阵所得结果进行了比较分析。结果表明,两种质量矩阵模式对低阶固有模态（前30阶）影响不大,固有频率计算值相对误差不超过2%,对应阶数的固有振型相似,而对高阶固有模态（30-100阶）影响显著,固有频率计算值相对误差达到4.25%,且固有振型不同;质量矩阵模式对水轮机转轮、叶片和导叶固有模态的影响随着模态阶数增加而变大,集中质量矩阵计算效率较一致质量矩阵高。从计算精度、效率和成本综合考虑,建议低阶固有模态分析采用集中质量矩阵,高阶固有模态分析采用一致质量矩阵。该研究为水轮机过流部件的动力设计和数值计算提供科学依据,也为水轮机过流部件进一步的动力学分析奠定了基础。