莱茵河劳芬堡水电站进水口拦污栅振动研究

1　前　　言莱茵河劳芬堡水电站扩建时以 10台Ｓｔｒａｆｌｏ轴流式水轮机代替旧的辐向轴流式水轮机 ,首批水轮机运行后就发现新拦污栅某些构件产生振动。为探究发生振动的原因 ,在拦污栅和电站厂房的不同位置进行了振动测量 ,并利用ＦＥＭ作了大量的动态分析。根据测量和计算结果提出了相应的减振措施。下面将介绍和探讨主要的测量和计算结果 ,总结用于判定各拦污栅栅条振动敏感性的理论依据 ,并说明加劲和未加劲拦污栅的振动特性或自振频率的粗略估算。2　进水口拦污栅的结构每台水轮机进水口的拦污栅由 5个宽约 2ｍ、高10 77ｍ拦污栅构…     

灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的设计研究

灯泡贯流式水电站低水头大流量的特性决定了进水口拦污栅跨度大、高度高，从而与引水式高水头电站的进水口拦污栅在设计上有所区别；跨度大则主梁截面大，高度高则栅体须分节，主梁根数多。可以说，对灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的合理设计，应该从工程的总体布置来考虑。本文通过以导流板代替常规拦污栅主梁的模型对比，从改善流态、减小水头损失、有效提高拦污栅净面积和降低工程造价等多个角度来分析设计的合理性。     

三峡左岸电站进水口拦污栅的制作工艺设计

三峡水利枢纽左岸电站进水口拦污栅框架首次采用厚壁无缝钢管管型结构，其制作难度高于通常所见板焊接结构。验收标准采用《中国长江三峡工程标准》，根据三峡工程标准和设计技术要求，编制合理的制作工艺流程，圆满地完成了22扇进水口Ⅰ型拦污栅制造。     

观音岩电站拦污栅结构动力特性分析

建立了观音岩电站拦污栅结构模型，基于三维动力有限元法对其进行抗震分析，计算得到结构的5阶自振特性，根据文献[1]规定的振型分解反应谱法以及动静结合的方法对结构进行动力分析，对结构的抗震安全性能作出评价，并指出了抗震薄弱部位。     

水电站拦污栅结构抗震优化设计探讨

拦污栅结构为框架式结构,其地震工况下结构的稳定和安全是结构设计的重点和难点。本文采用三维有限元方法,对某电站进水口拦污栅结构进行了动力分析。针对计算成果中结构的应力薄弱部位,提出了两种优化方案,并通过计算对比分析,得到了结构合理的布置方案,对类似工程的拦污栅结构设计,具有一定的参考价值。     

水电站拦污栅振动特性和抗振设计研究

根据对国内外水电站进水口拦污栅破坏的成因分析,着重分析了动水作用力条件下拦污栅结构的水力特性,包括栅条几何特性、流速、脉动压力等参数变化对脱体旋涡频率、振动横向力的影响,指出斯特劳哈尔数Sr的合理取值范围;还讨论了避免拦污栅发生共振的抗振设计方法。     

鲁地拉水电站拦污栅结构动力计算与优化分析

建立了鲁地拉水电站拦污栅结构模型,基于三维动力有限元法对其进行抗震分析,计算得到结构的8阶自振特性,采用振型分解反应谱法以及动静结合的方法对结构进行动力分析,对模型的优化方案进行了对比分析并提出了合理化建议。     

塔侧混凝土回填高度对长拦污栅墩进水塔的动力影响分析

为了研究侧面混凝土回填高度对长拦污栅墩进水塔结构动力响应的影响规律,提高拦污栅框架结构的抗震性能,针对高耸进水塔结构建立不同塔侧回填高度的三维有限元模型进行动力计算,系统分析了侧面混凝土回填高度对进水塔自振特性、位移和应力的影响规律。结果表明：过高的塔侧回填会导致拦污栅墩部分连系梁的压应力超出混凝土抗压强度而发生断裂;无塔侧回填则会造成塔体横河向位移较大,同时连系梁的拉应力均比较大;合理的塔侧回填高度能够有效降低长拦污栅框架结构的应力,限制进水塔横河向位移,并且提高结构整体抗震性能。提出了长拦污栅墩进水塔侧面回填高度的合理范围,可供类似工程借鉴。     

水电站拦污栅结构动力特性及抗振研究综述

根据国内外水电站拦污栅设计研究成果,论述了拦污栅设计应考虑的荷载及其动力分析过程。拦污栅的动力特性与水流流态、进水口水工建筑物体形、漂浮物的性质和数量、过栅流速以及机组流量等多种因素有关。拦污栅在各种工况下呈现着复杂的动态特性,从流体力学及结构动力学角度出发,通过分析拦污栅结构的动力特性,研究其抗振设计方法是今后的研究方向。     

白莲河抽水蓄能电站上库进（出）水口结构三维有限元分析

白莲河抽水蓄能电站上库进（出）水口结构属于典型的非杆件体系水工混凝土结构，受力情况较为复杂。为了解结构在各种组合荷载作用下．拦污栅框架、渐变段及闸门塔体内力和变形的分布规律，保证进水口的结构的运行安全，有必要对塔体结构和拦污栅排架进行数值计算，为结构与配筋设计提供更准确的设计依据。     

The influence of stream bed hydraulic conductivity on sustaining baseflow in rivers.

This study presents the results of the influence of stream bed hydraulic conductivity on baseflow sustainability by using a coupled model of surface and subsurface hydrology. The model provides a coupled solution to the dynamic interactions between a river and a surfacial aquifer and is used to numerically study the effect of stream bed conductivity on the overall system response. To achieve this objective, the model is formulated to include a one-dimensional river flow model and a two-dimensional vertically averaged groundwater flow model in an unconfined aquifer. The coupling is achieved at the river bed via a hydraulic flux that is described as a function of river bed conductivity and the gradient between river stage and groundwater head. The model incorporates the concept of simultaneous presence of the two hydrologic processes for simulating the dynamic interactions and uses a novel numerical technique to solve the two systems concurrently. These interactions are analyzed by numerical experimentation under different hydraulic conductivity conditions. The influence of hydraulic conductivity and hydraulic gradient is studied under steady and unsteady flow regimes to assess the occurrence of baseflow. The analysis also reveals critical insights into the governing mechanisms that provide and sustain the baseflow in rivers.     

水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性影响研究

本文采用Ansys分析软件中的APDL编程语言分析机组轴系统的动力特性。研究不同支承结构对水轮发电机组动力特性的影响。机组的支承结构——导轴承的动力特性随着大轴摆度和载荷作用方向而变化，且导轴承中油膜具有仅承受压力不承受拉力的特性，本文不仅考虑到导轴承动力特性的这种非线性特性，还考虑了机墩、厂房的柔性，建立了机组与机墩、厂房的耦联振动模型，研究机组与厂房耦合系统的动力学问题，揭示耦联振动的机理，分析水轮发电机组的动力特性及导轴承非线性特性、机墩、厂房的柔性对其的影响。通过三种机组支承结构模型的前四个机组动荷载旋转周期的瞬态分析结果，分析机组轴系统的动力响应，可知，采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。     

内河框架码头桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟

桩柱绕流水动力特性直接决定水流对桩柱作用力的分布规律,是内河框架码头水流荷载计算的基础。结合计算流体动力学(CFD),依托内河框架码头实际工程,进行了内河框架码头大直径桩柱串列及并列4桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟,系统分析了不同流速及不同桩间距下桩柱绕流尾流流场形态,揭示了桩柱绕流阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数随桩间距和流速的变化规律。研究了串列及并列4桩柱绕流流场形态和水动力特性,不同流速及不同桩间距下的遮流影响效应、遮流影响系数以及横向影响系数的变化。数值模拟与分析结果可为计算类似内河框架码头水流荷载提供一定的技术参考。     

Multiphase modeling study for storm water solids treatment in experimental storm water settling chamber

This study tests four different types of multiphase models to determine the most appropriate model for predicting the behaviors of various types of storm water solids in a settling chamber. The Lagrangian reference frame discrete phase models of uncoupled and coupled models based on the interaction between the discrete phase and the continuous phase were tested. The rigid moving objects model providing six degrees of freedom particle motion was also tested to model non-spherical particle motion. The fourth model was a sediment transport model using the Eulerian reference frame model. This study tested five different storm water solids consisting of bulk, gross, coarse, sediment and fine which are classified by particle size and settling characteristics. Particle settling efficiency and computational time were considered in determining the most appropriate multiphase model. The coupled model provided better solid settling than the uncoupled model, but required 8.2% more computational time in this study. The Eulerian model matched settling efficiency for the high density finer solids. Although the Eulerian model showed reliable settling prediction, the Lagrangian coupled model can be an effective alternative requiring significantly reduced computational time.     

大型水电站叠梁门进水口拦污栅流速分布特性分析

为研究拦污栅流速指标的结构影响因素,完善相关的设计方法,依据现有工程叠梁门进水口的基本布置体型与运行条件,通过建立数学模型模拟取水结构复杂流态,在物理模型试验验证的基础上,对叠梁门运行引起的拦污栅流速分布及其变化规律进行了研究。结果表明:(1)拦污栅流速峰值位于1.05~1.15倍叠梁门高度范围内,随着叠梁门门顶水头与叠梁门—拦污栅间距的减小,拦污栅流速峰值超过1 m/s;(2)拦污栅流速分布系数峰值位于0.9~1.0倍叠梁门高度范围内,随着叠梁门—拦污栅间距的减小以及拦污栅分节高度的增大,分布系数峰值超过1.5;(3)为控制拦污栅流速,叠梁门最小门顶水头应为叠梁门—拦污栅间距的负指数幂函数,为控制拦污栅流速分布系数,拦污栅的最大分节高度应为叠梁门—拦污栅间距的正指数幂函数,幂函数的系数取值与叠梁门进水口拦污栅流速的设计指标有关。研究所得结论可为叠梁门进水口拦污栅的设计提供参考。     

城市雨洪综合模拟方法及应用

为综合模拟城市雨洪和分析其对区域内涝的影响,在Open MI异构模型集成平台上动态耦合河网水文水动力模型和城市排水管网水力模型,以上海14个水利分片之一的淀北片为例,建立了淀北片雨洪耦合模型,并应用此模型分析了不同雨潮组合对淀北片区域内涝的影响。淀北片雨洪综合模拟计算结果表明,雨洪综合模拟较真实地反映了感潮河网城市地区的内涝情况,可为城市防洪除涝工作提供参考。     

LARGE EDDY SIMULATION OF PARTICLE TRANSPORT IN FULLY DEVELOPED VERTICAL TURBULENT CHANNEL FLOW

Fully developed vertical turbulent channel flow with particle transport was investigated by use of Large Eddy Simulation (LES) approach coupled with dynamic the SubGrid Scale (SGS) model. It was assumed that the motion of each particle is followed in a Lagrangian frame of reference driven by the forces exerted by fluid motion and gravity under the condition of one-way coupling. The goal of this study is to investigate the effectiveness of the I.ES technique for predicting particle transport in turbulent flow and the behavior of particle-laden turbulent channel flow for three kinds of particles at different Stokes numbers. To depict the behavior of particle-laden turbulent channel flow, statistical quantities including particle fluctuation and fluid-particle velocity correlation, and visualization of the particle number density field were analyzed.     

巴江口水电站分离式拦污栅墩坝设计

简述巴江口水电站拦污栅与厂房分离布置设计的方式及其有异于常规设计的特点,经结构分析和水工模型试验以及施工便利方面等综合分析论证表明,这种布置方式使得电站布置更为合理与经济.