水力脉动对水电站机组及厂房结构的影响研究与振动控制综述

水力振源在某些工况下可能对机组的正常运行造成影响,同时引起厂房结构不同程度的振动,且水力振源频域分布广,作用范围大,是水力、机械、电磁3种振源中最主要的振源,因此研究水力脉动及其造成的影响有着十分重要的意义。现有的研究成果对于水力振源特性的研究主要依赖于模型试验,存在模型尺寸比例误差和测点过少等问题,对于机组及厂房结构的振动稳定性计算也过于简化。根据计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,提出一种新的厂房水力振源研究方法,将水力振源转化为激励作用于转轮、蜗壳、尾水管部位,研究机组及厂房结构的稳定性,是未来可能的水力振源施加新方法,有着重要工程实际意义及应用前景。     

水电站地面厂房地震响应分析研究综述

水电作为我国重要的能源组成部分,多集中在强震频发的西南、西北地区,水电站地面厂房有明显区别于其它工业厂房的动力响应特点,整体来看,其地震响应分析的研究进展相对滞后。当前水电站厂房地震响应分析的研究主要涉及计算方法、响应特点、地震动选取、结构有限元模型、响应评价和抗震措施等,有关规范修订也为水电站厂房地震响应分析提出了新的要求。通过总结当前研究现状指出当前制约研究工作迅速推进的主要难点,提出了值得开展或更深入探索的若干研究方向,如流道内动水压力的模拟,结构非线性分析,近断层地震动对水电站厂房动力响应的影响,抗震减震措施的研究与应用等,并针对部分问题提出了初步研究思路。     

基于CFD的水电站厂房水力振源模拟研究

传统的水力振源特性研究主要依赖于模型试验,计算方法亦过于简化。通过建立水轮机全流道模型,基于CFD计算软件,对正常工况下的厂房进行了流体计算,总结了蜗壳壁面压力脉动的变化、分布规律及数值大小,进而根据CFD计算结果拟定了5种水力振源施加方案,并利用谐响应算法计算了厂房楼板、机墩、风罩等薄弱部位的振动响应情况,认为可根据流体计算结果在蜗壳内壁不同部位施加相应简谐荷载;且在流体计算结果中提取厂房蜗壳壁面各点的压力脉动数值,采用时程分析法施加于蜗壳对应节点,观察厂房结构振动响应情况,给出了水电站厂房水力振源更加精确、合理的模拟与施加方式。