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大型混流式机组水电站厂房结构水力激振研究

朱卫国  
【摘要】:目前,水轮发电机组的容量和尺寸日趋增大,普遍出现在某些工作区域内机组振动过大的现象。这种振动不仅影响机组的自身稳定,也引发厂房建筑物强烈振动,其中最为突出的是大型混流式机组厂房的水力共振。本文初步探讨了水力脉动引起机组乃至厂房结构振动可能性。并以三峡水电站厂房结构振动为例,采用非定常湍流数值模型分析的大涡模拟方法进行了混流式机组的水力振源模拟,并采用频谱分析方法分析振源的频谱特性;分析了厂房结构的自振特性和水力激振载荷作用下的动力响应(谐响应)分析;通过对以上结果的综合考虑得出水电站厂房结构在水力激振载荷作用下的最不利频率段和空间位置。 此文的研究成果,可应用于与三峡机组类型相同的水电站厂房。 文中各章节内容如下: 第一章介绍了厂房振动问题的研究现状和本文研究的主要内容。 第二章介绍了湍流模拟仿真原理,通过不同模拟方法在求解精度、求解消耗和对求解目的适用性等方面的比较,并通过弯管算例论证:大涡模拟(LES)方法是目前计算湍流场中脉动信息的最好方法。 第三章对三峡水电站尾水管进行了三维非定常湍流模拟,并对脉动压力进行频谱分析,得出脉动压力的频率成分和相应的幅值。 第四章对三峡水电站厂房结构进行了精确模态分析,利用尾水管室湍流场模拟的成果分别进行了竖向激振载荷、横向激振载荷作用时在16Hz~40Hz频率段的谐响应分析。


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