高坝泄槽隔墙静动力稳定分析

国内某混凝土重力坝采用了与传统方式不同的高低坎多孔淹没射流消能方式。为宣泄各级流 量洪水与调整枢纽水流流态，在溢流坝段中间设置了隔墙结构。然而坝面隔墙位于消力池水跃跃首位 置，水流流态十分复杂，其动力响应和稳定性问题十分突出。针对工程实践中的隔墙安全问题，本文 基于模型试验并结合数值模拟，分析了该坝坝面隔墙在复杂工作条件下的静动力特性，讨论了其结构 特征与流激振动安全性之间的关系，并对其的稳定性进行了评价，得出结论:该工程泄槽隔墙在结构 设计时应采取适当措施予以加强，且研究成果可为今后类似工程提供参考。     

大宽高比弧形钢闸门流激振动数值分析

针对大宽高比弧形钢闸门在水流脉动作用下的动力特性问题,以某节制闸弧形钢闸门为例,建立闸门有限元模型,分析流固耦合、支臂厚度对闸门振动特性的影响。基于随机振动法得到闸门在脉动水流作用下的流激振动位移与应力响应,并利用动力系数法对闸门动力响应做出评价。结果表明:闸门基阶振动受水体影响较小,低阶振动受支臂影响较大;闸门典型工况下的流激振动位移响应最大值为4. 029mm,动应力最大值为61. 247MPa,动力系数均低于1. 20,总体动应力水平较低,在动水作用下可安全运行。     

高坝流激振动响应的反分析方法

为分析高速水流诱发高坝泄流结构的振动问题,根据结构动力学、随机振动理论和最优方法的基本理论,提出了基于谱分析及遗传算法的振源反分析方法,采用本文方法,可以由少量测点的动位移实测值反馈分析出各激振源等效荷载谱,通过流激振动响应的正分析方法得到整个结构在水流动力荷载作用下的动力响应,对水工结构的流激振动进行正确全面的评估,为结构损伤动态监测和诊断提供新的技术手段。并通过拉西瓦拱坝泄洪水弹性模型试验实测值与反分析计算值的比较验证了本文方法的合理性。     

溢流坝流激振动响应计算方法

为计算方便，将作用在坝体上的水动力荷载分解为两个部分，即由于水流紊动而产生的水流脉动压力和由于坝体振动引起附加扰动流场而产生的动水压力。计算时用定义在频域上的相干函数来分析模型试验测得的脉动压力在各个结点之间的时空相关性，同时考虑了脉动压力在不同频率分量上相关程度的不同，形成脉动水流的结点荷栽，基于此建立了模型实验和数值计算相结合的溢流坝结构流激振动响应计算方法。     

三峡溢流坝左导墙流激振动有限元计算分析

三峡工程溢流坝泄水时 ,泄洪水流将对导墙产生较强的水流脉动压力和激荡力作用 ,可能诱发结构振动 ,甚至导致工程事故。以左导墙为研究对象 ,在总结了水弹性模型流激振动试验和相应计算的基础上 ,水弹性振动模型试验实测的脉动压力成果 ,按水弹性相似律进行转化 ,采用逐步积分方法 ,对导墙模型结构和原型结构作流激振动响应分析比较 ,并对点面转换系数进行了探讨 ,最后对导墙的安全度进行了综合性评价 更多还原     

水工结构流激振动响应的反分析

水流诱发工程结构振动在工程中十分常见，如溢流拱坝、泄水管道、导墙、闸门等的振动．有时会影响工程安全运行，甚至破坏，一直受到设计和管理人员的重视．当前比较现代的解决流激振动研究方法是采用水动力学和结构动力学“合二而一”的水弹性模型，同时要求满足两方面的相似条件．但在实践上有很大困难，难免存在一些不相似的因素，致使原型预报发生一些问题．本文从作用荷载出发，首先提出了整体（面）脉动荷载的相关系数求解方法，表明面脉动压力的相关系数可近似采用点脉动压力的相关系数．提出的水工结构流激振反分析方法，可用于由少量测点的动位移实对值反馈分析出整个结构在水流动力荷载作用下的动位移场和动应力场，同时还可用于水弹性模型模拟中不相似因素对振动响应影响的修正，从而解决模型与原型关系问题．通过对几个高水头、大泄量的高溢流拱坝和三峡导墙流激振动研究表明，这一方法在理论上与实践上是统一的和切实可行的．     

流激振动系统的神经网络辨识和预报

本文根据人工神经网络的系统辨识理论，充分发挥神经网络的强大学习功能和记忆联想功能，建立了动态系统的计算机仿真模型，对非线性动态系统和水工结构振动系统进行计算机仿真，仿真结果与理论计算值具有良好的一致性；建立流激振动系统的智能分析和预报模型，辨识高拱坝泄流激振等效荷载谱，预报乌江渡导墙结构在高速水流作用下的振动响应，取得了较为满意的结果。这项研究充分说明了人工神经网络技术在土木水利工程领域的应用价值和深远意义     

锚杆对溢流面板坝流激振动特性影响的研究

针对设锚杆的溢流面板坝泄槽流激振动性能复杂的特征,基于ABAQUS软件建立拟三维仿真模型,通过MATLAB自编程序实现脉动压强时域激励荷载的构造,采用时域分析法对不同泄流条件下设锚杆的系统模态和流激振动性能进行研究。结果表明:在水流流激振动作用下,锚杆对溢流面板坝泄槽动力稳定性的影响主要体现于泄槽中不同的流速条件,当泄槽最大流速大于40 m/s时,设锚杆使系统基频降低速率明显变缓,使泄槽底板接缝处发生较大变形和关键部位产生过大拉应力的流速明显增大,提高了其结构在水流流激振动作用下的动力稳定性。     

导墙结构的流激振动研究

以三峡水利枢纽溢流坝段与厂房坝段之间的导墙流激振动问题为背景，总结了导墙结构的脉动压力的幅频特征，计算分析了其流激振动响应，并与水弹性模型试验成果进行比较，探讨了三峡导墙流激振动的主振源，最后对导墙结构特征与流激振动安全性的关系进行了讨论，结果对类似工程有参考价值.     

飞来峡溢流坝结构流激振动

推导了溢流坝结构的水弹性相似条件，提出了多相水弹性相似模拟技术，使水流运动－砼结构与金属结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用，同时满足水弹性相似要求。通过水工模型、结构模型及水弹性相似模型，全面地研究了水流流态、结构动荷载、结构动特性、流激结构振动情况，以及抑振措施。     

正交分解法在脉动壁压研究中的应用

对水流脉动壁压的研究,不仅有助于了解水流内部的紊动结构,而且具有重要的工程应用价值.介绍了正交分解法在脉动壁压研究中的应用.通过实验获得了某消力池导墙的脉动壁压信号,并将正交分解方法引入到脉动壁压的研究中.计算结果表明脉动壁压可用正交分解进行描述,而且对其进行低阶近似颇为有效.     

掺气水流脉动压力作用下板的随机响应

本文采用试验与数值计算相结合的方法研究了掺气水流作用下板的振动问题。在研究中，首先对掺气水流作用下的板进行了线模态识别，确定了流弹系统的模态参数。并根据实测的脉动压力，利用相干尺度的概念在节点上聚合连续随机荷重，然后对板进行了有限元分析，并与实测结果相对比。研究的结果表明:利用相干尺度来分析连续随机荷重的耦合是可行的，同时，掺气水流对于弹性系统的附加质量很小，小于原连续水流附加质量的10％。     

大型水轮机不稳定流体与结构耦合特性研究Ⅰ：耦合模型及压力场计算

为了分析压力脉动及其诱发的结构振动等不稳定问题,对大型水轮机在不稳定条件下的流固耦合算法进行了研究。建立了非定常条件下耦合问题的控制方程及其定解条件,探讨了耦合界面模型在耦合分析过程中的作用,提出了一种适合于大型水轮机不稳定压力场与结构场耦合分析的界面模型,分析了以求解转轮区压力脉动为主要目标的非定常湍流计算模式。结合某大型电站,建立了原型水轮机非定常耦合计算模型,详细给出了转轮区不稳定压力场的分布特征,为下一步开展结构动态响应分析奠定了基础。     

消力池导墙脉动壁压的正交分解与低阶近似

为进一步了解水流作用于消力池导墙上脉动压力的特性，通过模型实验获得了作用于消力池导墙上的脉动壁压信号，讨论了消力池导墙脉动壁压的统计特性。将正交分解与低阶近似方法引入到消力池导墙脉动壁压的研究中。实验与计算结果表明，作用于消力池导墙上的脉动压力强度的最大值与上、下游水位差有关，而且消力池导墙上脉动压力时均信号可以用正交分解进行描述。     

三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究

本文针对三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门动水关闭过程门体的水力学及流激振动问题,按重力相似准则和水弹性相似准则研制了比尺为1∶20事故闸门的水力相似模型和完全水弹性相似模型。通过模型试验,研究了事故闸门动水闭门过程中门体水力荷载和流激振动响应特性。研究结果表明:闸门上游底缘倾角由47°增大为57°时,上游底缘的最小压强由-98. 0 kPa增大为271. 8kPa,有利于防止闸门底缘附近发生水流空化及减小闸门闭门力。研制的事故闸门水弹性模型试验模态结果与数值计算结果吻合较好。该事故闸门水弹性相似模型能够更直接的测量分析闸门的流激振动响应特性,为闸门的设计和运行提供技术支持,并可为类似工程事故闸门的结构优化设计及运行提供参考。     

大跨度上翻式拱形钢闸门振动特性及抗振优化

针对大跨度上翻式拱形钢闸门的水力结构特点,研制了闸门水弹性振动模型,通过水动力荷载特性、结构动力特性和流激振动特性等系统试验研究,反演了闸门结构的共振现象,取得不同工况下作用于门体的水流脉动压力荷载和闸门振动加速度、动位移及动应力等动力响应参数的数字特征和谱特征。针对存在问题,对闸门结构的底缘体型进行了修改,取得了良好的抗振优化效果。     

Numerical prediction of 3-D periodic flow unsteadiness in a centrifugal pump under part-load condition

Numerical simulation and 3-D periodic flow unsteadiness analysis for a centrifugal pump with volute are carried out in whole flow passage, including the impeller with twisted blades, the volute and the side chamber channels under a part-load condition. The pressure fluctuation intensity coefficient （PFIC） based on the standard deviation method, the time-averaged velocity unsteadiness intensity coefficient （VUIC） and the time-averaged turbulence intensity coefficient （TIC） are defined by averaging the results at each grid node for an entire impeller revolution period. Therefore, the strength distributions of the periodic flow unsteadiness based on the unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes （URANS） equations can be analyzed directly and in detail. It is shown that under the 0.6Qd~. condition, the pressure fluctuation intensity is larger near the blade pressure side than near the suction side, and a high fluctuation intensity can be observed at the beginning section of the spiral of the volute. The flow velocity unsteadiness intensity is larger near the blade suction side than near the pressure side. A strong turbulence intensity can be found near the blade suction side, the impeller shroud side as well as in the side chamber. The leakage flow has a significant effect on the inflow of the impeller, and can increase both the flow velocity unsteadiness intensity and the turbulence intensity near the wall. The accumulative flow unstea- diness results of an impeller revolution can be an important aspect to be considered in the centrifugal pump optimum design for obtaining a more stable inner flow of the pump and reducing the flow-induced vibration and noise in certain components.     

水工弧形空腔闸门动力特性数值分析

大尺寸弧形钢闸门振动剧烈时可能会引起动力失稳破坏。为了解新型翻转式弧形空腔闸门的动力特性,通过Fortran语言自编用户子程序,利用商业有限元软件ABAQUS二次开发功能将模型试验测定离散的水流脉动压力数据转化为作用在闸门上的水动力荷载,基于随机振动分析方法对该空腔闸门进行结构动力数值仿真:①对不同工况下的闸门自振特性进行计算,得到闸门的自振频率和振型;②根据频谱分析理论,对水流脉动压力时域曲线进行了频谱分析;③计算了不同工况下闸门的随机振动响应;④编写了位移、应力最值处理程序。计算结果表明:闸门结构局部应力较大,超出结构容许应力,需对闸门结构进行修改优化,否则结构局部强度不满足要求。     

泄水结构振动振源分析（一）

水动力作用下的泄水结构振动是一个水弹性振动问题，按振源的性质与特征分为紊流、尾流、波动及两相流等类型。紊流对结构产生随机作用力，一般使结构产生强迫振动尾流除紊流尾外，还可能形成周期性尾流，因而可能产生随机性或周期性作用力，水流波动或振荡往往质或结构耦合产生周期性作用力；水气两相流包括空穴泡溃灭及敢囊运动产生冲击性作用力。综述不同性质激励源的发生条件，特征及其对工程的危害。