乌江思林水电站溢流坝弧形工作闸门流激振动试验

为研究乌江思林水电站溢流坝弧形工作闸门可能出现的闸门流激振动问题,通过制作几何比尺为1/35的完全水弹性模型进行流激振动试验,研究该闸门在有止水和无止水2种工况下的静动力特性及不同开度的动力响应,提出了该闸门安全运行的合理化建议.检测采用电测法,共进行静力试验2组,动力试验16组.静力试验结果表明该闸门结构设计合理,结构强度满足规范要求.动力试验结果表明结构的自振频率范围避开了水流脉动压力的高能区,正常运行情况下(止水良好)产生强烈振动的可能性不大,结构加速度最大值为0.228g,动应力最大值为0.92 MPa,各测点动力系数小于1.08,动力响应满足闸门抗振设计要求.闸门振动不利开度为0.6H和0.7H左右(H为水头).在漏水工况下运行时闸门振动加剧.     

汗华水电站表孔弧形闸门流激振动试验

采用完全水弹性相似模型试验的方法,对巴基斯坦汗华水电站表孔弧形闸门的流激振动情况进行了研究.动力响应试验结果表明:大弧门和舌瓣门的自振频率均避开了水流脉动压力高能区,运行中可避免因振动频率相近而引发的自激振动.另一方面,闸门振动加速度的大小与止水设置情况密切相关,在闸门运行过程中,应尽量避开加速度最大和动应力最大的工况.     

弧形闸门流激振动脉动压力HHT分析

介绍了新近提出的Hilbert-Huang变换（HHT）方法，并且采用该方法对典型水流脉动压力时域过程进行了平稳性检验。结果表明，在一定开启工况下，作用于闸门体的水流脉动压力可视为各态历经平稳随机过程，其特征量可应用随机函数理论及其谱分析获得。     

水工弧形闸门流激振动脉动压力的时域模拟

弧形闸门流激振动分析的关键之一是确定作为激励荷载的水流脉动压力，对于一定开启工况下的水流脉动问题，可以作为平稳高斯过程处理。结合脉动压力功率谱图．借助遗传算法模拟水流脉动压力时域曲线，为结构的流激振动时域分析和进一步的控制研究提供了条件。     

闸门止水橡皮自激振动安全监测研究

在水电工程中,漏水射流闸门止水橡皮经常会自激振动,为保障闸门结构的安全运行,建立了闸门振动两自由度模型,从理论上分析了该类闸门振动的原因与机理,并结合某一工程实例,现场对不同闸前水位下冲沙闸闸门的动力响应进行了监测,总结了该闸门振动位移、加速度和动应力响应的大小与变化规律,对闸门的安全性进行了评价.提出了避免闸门由于止水橡皮漏水射流而产生振动的工程措施,为今后同类工程问题的处理提供了理论参考依据.     

不同雷诺数下弹性薄板流激振动实验

为了揭示流体-薄壁结构之间相互作用的机理,在4种不同的进口流动雷诺数下,采用3D-PIV流场测试系统和DH-5935N动态信号测试分析系统同步测试,分别得到方柱绕流后弹性薄板周围流场的时空演化特性和受激振动薄板的运动规律.实验结果表明,弹性薄板振动对流动雷诺数极其敏感,当周期性扰动流场与结构形成强烈的非线性耦合作用时,近壁区流动进一步受板扰动的影响,流动的边界条件发生改变,流场结构的对称性遭到破坏,受激振动板最终表现出非周期、非对称的耦合振动行为.     

大型翻板闸门流体激振的双模型试验研究

针对水工闸门的流激振动普遍存在的情况下，振动强度难以预测的问题，通过双模型试验获得结构振动响应特征，即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度，借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数，通过数值计算得到不同工况下闸门过流时的振动随机响应特征.在某大型翻板闸门的应用结果表明，该方法合理有效，通过模型试验与随机响应计算，预测实际流激振动的随机响应特征量；门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段，不会产生共振现象，同时该闸门对波浪载荷作用将是敏感的，必须给予充分关注.     

圆柱的涡激振动估算

本文通过对流体力的分析修正了计算圆柱体涡激振动的相关模型,得到考虑流体阻尼力影响的共振响应解式;经数值计算得到一组圆柱形简单梁的共振响应图线族.按照文中给出的方法步骤,应用该图线族可以比较方便地确定出弹性圆柱体的共振响应峰值.     

均匀平面剪切流作用下圆柱体的涡激振动

对二维平面均匀剪切流作用下,弹性支撑圆柱体在横向和流向运动的涡激振动进行了数值模拟．数值计算实现了雷诺数在[2000,5000]内,圆柱体在不同剪切率[0．01,0．05]条件下的涡激振动．圆柱体的横向振幅、运动轨迹、振动频率和升力系数及位移时历曲线的计算结果表明,对于不同的雷诺数,存在剪切率的“锁定区间”．雷诺数较小时,剪切率的锁定区间较小,随着雷诺数的增加,剪切率的锁定区间增大．在剪切率的锁定区间内,横向振幅增大,脱离剪切率锁定区问后,横向振幅迅速下降．计算结果发现圆柱体的运动轨迹可以完全不同于普遍认可的“8”形轨迹,在剪切率锁定区间内圆柱体运动轨迹似“小雨点”的外形,这是在平面横向剪切流条件下得到的圆柱体运动的新轨迹．     

振荡流中圆柱体横流涡激振动特性数值分析

为了探究振荡流效应对涡激振动的影响,本文对振荡流中圆柱体的横流涡激振动进行了数值模拟.对数值模型进行了验证分析,对KC数为25和502种振荡流下的涡激振动进行模拟,得到了圆柱体流体力、位移和涡量云图.结果表明:振荡流能激发圆柱体的多模态振动,且KC数越大多模态特性越明显;在锁定区间主导模态的幅值明显高于其他模态;锁定区...     

大型翻板闸门抗波浪振动的主动控制

以单跨为102 m的苏州河河口大型翻板闸门为例，探讨了在台风风浪作用下闸门扭转振动妨碍正常使用和影响结构安全性的问题.通过求解半解析解获得了部分入水翻板闸门在液固耦合下的扭转振动模态，并得出了该模态与上、下游水位的关系，结构模型试验验证了该解的合理性.建立了该结构扭转振动控制机理，根据港口工程常用的风浪谱，基于随机最优控制方法，仿真求解了结构控制前后的振动响应.结果表明，该模态控制方法及其控制点的设置能够大幅度降低扭转振动幅度，从而提高了结构的安全性能.当随机载荷的能量集中在某个模态附近时，该方法更易于实施.     

龙滩工程底孔弧形闸门的自振特性

建立了龙滩底孔弧形闸门有限元模型,并根据Westergaard公式编制程序在闸门面板上施加流固耦合引起的"附加质量".在模态分析中,计算了闸门在空气和水中不同开度下的自振频率,并分析了闸门自振振型,讨论了"附加质量"对闸门自振特性的影响,为弧形闸门动力特性优化设计提供了参考依据.计算结果表明,龙滩底孔弧形闸门自振频率偏低,前三阶自振频率处于水流主要脉动频率范围内,建议优化支臂结构,提高支臂刚度,以避免在水流脉动下引起闸门强烈振动.     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

闸门止水对自振特性的影响

通过物理模型试验和有限元分析方法,以汗华水电站表孔闸门为例,分析了闸门止水对闸门自振特性的影响.在物理模型试验中,定性分析了止水对闸门自振特性的影响情况,通过测试极端工况(闸门有止水和无止水)下闸门的自振频率,研究了闸门止水对其自振频率的影响.然后通过有限元数值模型计算了不同止水弹模对闸门自振特性的影响情况,对闸门如何选用止水材料给予定性分析.试验及计算成果对闸门止水的设计具有一定的借鉴意义.     

机械振动引起的高层建筑共振与减振响应实测

对某经常出现明显水平振动的13层住宅楼进行测试. 由楼层加速度时程计算得到1/3倍频程谱和振动计权加速度级,评价各楼层的人体舒适度,利用频域分解法识别得到结构的动力特性. 通过振源排查,鉴定该楼周边采石场锯石机的工作频率1.5 Hz与结构基本自振频率相同而发生共振. 测试机器工作台数对结构响应的影响,发现距结构约200 m的采石场4台机器同时工作会导致结构振动超限. 距该采石场约500 m的另一住宅楼的实测共振响应减小. 对锯石机安装变频器作为减振措施,测试机器以1.33和1.2 Hz工作时结构的响应,减振效果明显. 结果表明,振源强度、振源与结构间距、振源与结构频率接近程度是影响外部单一频率激励引起的结构共振响应是否超限的关键因素.     

小波有限元在星轮振动特性计算中的应用

为了研究单螺杆压缩机星轮的振动特性,利用小波有限元理论推导出振动方程,计算出星轮前6阶固有频率,并与ANSYS软件计算结果进行对比.分别计算出星轮厚度和内外径比变化时各阶固有频率的大小,利用ANSYS软件和小波有限元理论计算出星轮各临界转速.计算结果表明,随着星轮厚度增加,各阶固有频率随之线性增加;随着星轮内外径比增加,各阶固有频率随之线性降低,由于材料属性不同,星轮各阶临界转速由大到小排列为THKXL 1、THKXL 2和THKXL 3.