一、水轮发电机组支承结构静动力分析(英文)(论文文献综述)
陈浩禾[1](2019)在《水电站机组与厂房耦联结构螺栓连接传力机理及振动特性影响分析》文中研究说明随着水电的快速发展及装机容量不断增大,结构巨型化和工况变化频繁已成必然趋势,机组轴系-支承-厂房耦联结构间的相互作用及系统稳定性问题愈发突出。水电站中很多构件由螺栓装配到一起,组合部件刚度相对较低,对于整体耦联结构振动特性必然存在一定影响,应在动力设计中重点关注。但由于影响因素众多且复杂,目前国内外对于水电站耦联结构螺栓连接问题尚未进行深入研究,仅限于螺栓强度验算以及研究制造安装工艺问题。本文对高强螺栓受力滑移规律及动力学建模方法进行探索,并结合实际工程建立有限元模型,采用不同方案对松动及不同预紧力情况进行模拟计算分析,揭示螺栓连接对水电站耦联结构振动特性的影响规律,主要工作和成果如下:1.分析了单搭接单螺栓有限元模型位移载荷曲线并对比了四种动力学建模方法,结论认为:增大预紧力将提高螺栓连接件切向承载能力且预紧状态下连接件滑移过程可分为摩擦黏结、部分滑移、完全滑移三个阶段;相较于粘接、梁单元MPC以及弹簧阻尼法,虚拟介质法有着建模方便、通用性强、计算精度高等优点,更适合用于有着大量螺栓连接的组合结构中,为研究水电站耦合结构动力特性提供了一种准确有效的建模方法。2.利用虚拟介质法建立了带有下机架的水电站厂房有限元模型,模拟了一个基础板螺栓松动情况并进行静、动力分析,提取了各支臂水平向受力加以比较,结果表明:螺栓松动会降低机架、机墩的竖向、水平向最小刚度,增大下机架各点综合应力,相邻支臂内侧立筋与上环板连接位置易率先发生破坏,不利于机组安全运行;松动也降低了耦联结构固有频率,出现局部支臂振动形式,使该支臂成为耦联结构薄弱环节,同时机架及厂房各部位振幅增大,对结构抗振不利;松动支臂水平承载能力急剧降低,相邻两支臂受力急剧增大,其上螺栓易率先发生疲劳破坏。3.对五种预紧力方案下水电站机墩单体及耦合结构进行了模态及谐响应分析,结果表明:下机架对于机墩单体结构的约束较小,计算自振特性时可以忽略;预紧力对于厂房结构横向刚度的影响大于纵向,增大预紧力在一定程度上提高了机组支承—厂房耦合结构的刚度,极大减小了机架的振幅,有利于机组稳定运行;预紧力较小时连接刚度较低,加剧支承机架的振动,此时应在研究过程中充分考虑实际预紧状态以保证计算结果的精确性和可靠性,而当各处螺栓预紧应力均达到材料屈服强度的60-70%时,可在建模时直接采用刚性连接以提升计算效率,计算精度也可得到保证。
王鸿振[2](2019)在《高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究》文中认为随着水电事业的发展,水轮发电机组的单机容量和额定水头逐渐增大,水电站厂房中水力荷载、电磁荷载和机械荷载的作用相应增强,水电站厂房的结构振动现象愈发突出。国内外多个水电站都出现过不同程度的振动安全问题。本文从水电站机组与厂房结构的耦合关系、不同振源荷载对厂房结构振动的贡献程度、多机组间厂房结构振动的影响等问题出发,通过原型观测、理论推导和数值模拟仿真等手段,对高水头水电站厂房结构的耦合振动特性开展系统研究,主要工作及成果如下:(1)建立了机组与厂房结构的耦合振动分析模型,系统研究一高水头水电站机组与厂房结构的耦合振动特性。通过模型响应与实测振动校核,验证了耦合振动分析模型的合理性和准确性。基于耦合模态分析和响应计算发现机组和厂房结构的第一阶振型表现为发电机转子、上机架、定子机架和风洞围墙的联合水平振动,自振频率为8.4Hz;机组和厂房结构各节点在水平向的相互耦合作用比较显着,呈现分层耦合的特点。基于荷载和结构刚度开展敏感性分析,发现了机组轴系及厂房结构的竖向振动对实测水力荷载中不同频率成分的敏感性差异;研究了轴承刚度和磁拉力刚度等参数对机组和厂房结构振动的不同影响。(2)基于原型观测分析,结合信息熵方法和数值模拟技术对高水头水电站厂房结构的振动特性开展了进一步研究。通过对水电站厂房结构进行振动测试,分析了不同结构测点的振动规律。基于长时间低频监测数据的信息熵特征,研究了不同厂房结构与机组振动的相关性差异,量化分析了不同荷载对厂房结构振动的贡献程度,发现水力荷载在振动剧烈的低负荷工况下作用最显着,单独贡献占比达到76.7%。最后基于有限元模型对极限工况水力荷载作用下的厂房结构振动进行研究,得到不同结构振动强度的分布规律。(3)综合运用现场实测、理论推导和数值模拟等手段,对水电站厂房结构振动在机组间的传播问题开展系统研究。通过理论分析推导了机组间结构振动的传播公式,揭示了不同方向和不同频率振动在多机组段间的传播规律。研究发现横河向振动在相邻机组间的振动传播比例为17%到25%左右,强于顺河向振动和竖向振动;低频水力荷载与转频荷载引起结构振动的传播比例基本相当。最后应用有限元模型得以验证。
崔琦[3](2019)在《大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动测试与分析》文中进行了进一步梳理高水头、双向频繁启动是抽水蓄能电站的主要运行特点,因而厂房结构不可避免地存在振动问题。国内某大型抽水蓄能电站自从8台机组全面投入运行后,不同程度地出现了厂房结构振动问题,特别是在楼梯间的局部薄弱部位振动现象更加明显。受该抽水蓄能电站建设局委托,武汉大学课题组承担了“国内某大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究”项目。本文以该大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究项目为依托,采用现场振动测试与有限元数值模拟分析相结合的方法,对该电站地下厂房结构的振动性能开展了较为系统的研究,主要研究成果如下。(1)利用有限元软件ANSYS,对国内某大型抽水蓄能电站地下厂房结构的振动性能进行有限元数值模拟分析,有限元建模计算时,考虑上下游边墙与围岩之间采用不同的连接形式,建立了4种有限元模型,其中模型1为不考虑围岩作用的地下厂房结构计算模型,模型2模型4为考虑不同围岩作用的地下厂房结构计算模型。通过地下厂房结构自振频率有限元计算值与现场实测值的对比分析可知,除模型1以外,按动弹模计算的模型2模型4的频率计算值与实测值均比较接近,且频率实测值介于模型2模型4的频率计算值区域的中间,因而可以认为本文抽水蓄能电站地下厂房结构的有限元模态分析结果和现场模态测试结果是合理的、可信的。模型3按动弹模计算的频率计算值在16阶时与实测值较为接近,可以认为模型3的边界条件假设及按动弹模计算的方法,可能更接近该抽水蓄能电站地下厂房结构的实际情况。基于本工程的现场实际条件,有限元模态分析时,选择模型3的厂房结构与围岩模型比较合理。(2)有限元分析结果揭示了振动位移较大值在地下厂房结构中的分布规律,为地下厂房结构现场振动测试的测点布置方案提供了理论计算依据。振动位移较大值主要发生在发电机层楼板风罩顶部、发电机层楼板球阀吊物孔、发电机层楼板上游矩形长孔处、中间层楼板楼梯间洞口外侧、中间层机墩顶部、中间层楼板球阀吊物孔以及机墩中拆孔上面的定子基础板,现场检测时,应在这些部位的位移计算点附近布置振动位移测点,重点考虑在吊物孔、楼梯间等洞口处布置振动位移测点。(3)通过现场振源测试,发现该抽水蓄能电站机组运行产生的主要振源为转轮叶片在蜗壳中产生的不均匀流(振动频率为机组转频与转轮叶片数的乘积75Hz),次要振源为简谐荷载作用(振动频率为机组转频8.33Hz或其倍频),其他振源包括尾水涡带产生的水力振动(振动频率为0.5Hz、0.75Hz等);还发现抽水蓄能电站地下厂房结构的振动位移主要是尾水涡带和机组转频引起;水泵水轮机产生的振动能量相对较大,而发电机产生的振动能量相对较小;抽水开机或发电开机工况是抽水蓄能电站正常运行时地下厂房结构振动的不利工况;且现场振源测试和有限元计算结果均表明,厂房A、B结构抗振设计均避开了机组运行时振源产生的主要频率成分,不会产生“共振”。(4)通过现场单机组动力响应测试,发现地下厂房的振动位移最大值沿楼层分布规律是,水轮机层振动位移最大,中间层与发电机层的振动位移接近,但明显小于水轮机层的振动位移,动力响应沿楼层的差异与机组发电机、水轮机产生振动能量的大小相吻合,抽水蓄能电站中水轮机层楼板是地下厂房结构中刚度和强度比较薄弱的部件,最容易被诱发振动。(5)通过现场双机组甩负荷动力响应测试,发现甩负荷工况是抽水蓄能电站运营(正常及非正常运行)过程中对地下厂房结构振动影响的最不利工况,应依据现场实测数据研究抽水蓄能电站突然出现甩负荷工况时的减振应急措施。(6)通过现场振动测试结果分析,发现机组之间设置结构缝对相邻机组段的机组运行产生的振动能量具有较好的消能作用,从而对厂房结构的减振作用是非常明显的,说明该抽水蓄能电站地下厂房结构在设计上采取“一机一缝”的结构布置、边墙采取1m厚混凝土墙且通过连接锚杆与围岩浇筑成一体以及大柱、深梁和厚板结构等一系列减振措施,对于地下厂房结构的抗振设计是合理的、有效的。(7)针对传统的振动控制评价标准推荐值不够合理、缺乏针对性的情况,提出了抽水蓄能电站地下厂房结构振动控制评价标准建议方案,可供相关规范今后修订和工程设计及电站运营时选用和参考。(8)提出了修正后的动力系数计算公式,引入了调峰调频系数及水轮机转轮叶片数两项参数,可以更好地控制机墩结构的振动幅值,从而达到控制抽水蓄能电站地下厂房结构整体振动的目的;建议在进行抽水蓄能电站地下厂房结构抗振设计时,应分为稳态工况及瞬态工况两个部分分别进行组合计算。这样就可以更全面地分析抽水蓄能电站地下厂房结构在包含了抽水或发电的开机、停机以及相互转换等调峰调频瞬态工况的振动情况,使得在设计阶段就能为地下厂房结构的振动控制做出相应调整。(9)从主动控制振源、被动加固地下厂房结构、优化电站运营方案三个方面提出了抽水蓄能电站地下厂房结构的减振建议措施,可供相关规范今后修订和工程设计及电站运营时选用和参考:1)主动控制振源,增加水轮机转轮叶片数量或降低机组整体高度;2)被动加固地下厂房结构,在楼板局部增加质量块降低自振频率或改善蜗壳外围混凝土结构、机墩或者机组的支承结构的设计方案,限制振动能量传递;3)优化电站运营方案,通过机组设计研究减小抽水开机和发电开机过渡过程的机组振动,或错开多机组的开机和停机过渡过程。
张智敏[4](2019)在《水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究》文中研究说明随着水电站装机容量、发电水头的不断增大,水电站厂房的安全稳定运行面临着新的挑战。对于充水保压蜗壳,钢蜗壳与外围混凝土之间存在初始保压间隙,这种间隙伴随着运行期水头的不同而发生变化,直接影响蜗壳内水压力的外传机制,从而对蜗壳结构的承载特性和结构性能起着至关重要的作用。此外,在水电站运行期间,由于发电水头、流量及导叶开度的变化,水轮机不可避免地会偏离最优工况,导致流道内出现脱流、空化以及涡带等现象,进而产生压力脉动,引起水电站厂房结构和机组的振动。而在当前国际能源结构调整的背景下,风电、光伏等新能源与核电并网运行,水电作为调节性电源需要承担更多的调峰调频任务,水电站的运行条件也越来越复杂,振动问题也越来越引起学术界和工程界的关注。针对上述问题,本文结合实际工程对以下几个方面开展研究,并取得了相应的成果:(1)为研究充水保压蜗壳间隙演变机理,采用了一种新的充水保压蜗壳全过程仿真模拟方法,通过某充水保压蜗壳模型试验成果从间隙值和接触状态、钢蜗壳与钢筋应力、机墩座环位移、混凝土开裂损伤等方面对该模拟方法进行了全面的验证,并在此基础上从保压间隙的时空分布规律、保压间隙对外围混凝土的影响、座环水平面不平衡力等方面对充水保压蜗壳的接触传力特性进行了分析。结果表明,充水保压蜗壳全过程模拟方法计算结果与试验结果规律一致,数值基本吻合,体现了该方法的合理性和准确性,并避免了以往人为修正混凝土内边界可能会出现的混凝土内表面穿透钢蜗壳表面的现象;卸压后形成的保压间隙较大的区域主要分布在钢蜗壳腰部和顶部,内水压力未达到保压水头时,钢蜗壳进口断面外侧区域、鼻端上部区域率先闭合,达到保压水头时蜗壳进口拐弯区域内侧和蜗壳末端外侧尚未闭合;蜗壳进口边界形式为伸缩节时,设置止推环有利于延缓保压间隙在进口外侧、45°方向外侧和蜗壳鼻端内侧区域的闭合时间,能明显改善保压间隙的闭合特性,钢蜗壳进口与钢管直连的边界形式也能起到与止推环类似的效果。(2)为研究水电站厂房水力振源特性,基于计算流体动力学理论,采用RNG k-?模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮、尾水管全流道内水体在不同水头工况下的流动特性进行了计算分析。基于水轮机三维非定常湍流计算结果,对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法。结果表明,蜗壳区域水流比较顺畅,该区域的脉动压力通常是无叶区、转轮区甚至尾水管区域产生的脉动压力向上游传播产生的;水轮机流动系统中转动部件与静止部件之间的动静干涉会导致脉动压力中出现叶片频率或其倍频;整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83Hz和1.02Hz,即1/5倍和1/4倍转频,受尾水管低频涡带向上游传播影响,无叶区和蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要作用。(3)过去,水轮机转轮及流道设计与厂房结构土建设计一般都是分开进行的,没有很好地结合在一起。为了将水轮机流场计算和厂房结构计算相结合,以期实现基于流固耦合的水电站厂房结构流激振动特性分析,探讨并推导了C2紧支径向基函数插值耦合矩阵,并基于此建立了水电站厂房全流道-结构流固耦合分析模型,以此来分析或预测水电站厂房水力振动。结果表明,C2紧支径向基函数无论是在流体向结构传递数据,还是在结构向流体传递数据过程中均体现出了明显的精度优势;以C2紧支径向基函数插值法为基础建立的流固耦合界面数据传递模型从理念上和实际效果上均适用于大规模复杂流固耦合的计算,其对网格依赖度低的特点可以充分结合现有的水轮机流场计算和厂房结构计算从而实现流体与结构的耦合;最小水头工况下由于导叶开度相对较大,水流进入转轮区域时的相对速度与转轮叶片骨线形成一定的冲角,脉动压力相比于最大水头工况和设计水头工况要大,厂房结构振动响应也相对较大。(4)为研究水电站厂房水力振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,并沿着蜗壳/尾水管-厂房、转轮-轴系-机架基础-厂房这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析,最后分析了钢蜗壳在水力振动作用下的金属疲劳。结果表明,轴向水推力主要引起铅直向的振动,特别是机墩处的振动,蜗壳/尾水管-厂房这条振动传递路径主要引起厂房结构的整体振动,其产生的振动响应是最直接也是最明显的,是厂房振动的主要诱因;从预测的疲劳寿命数量级看,钢蜗壳在静水压力循环荷载和脉动压力循环荷载作用下发生疲劳破坏的可能性较低。
屈海涛[5](2018)在《水电站机组轴系及其支承体系和厂房结构耦合振动分析》文中提出随着国家大力推广清洁能源,我国水电事业已经迈上了一个新的台阶,但随着机组容量增大,振动稳定性问题也不断涌现。在深化研究水电站厂房振动过程中,水电站不同部位之间的耦合作用不断涌现出来:屋架的模拟方式及其与厂房上下游墙之间连接方式,厂房混凝土结构动力分析中如何模拟机组支承体系、机组轴系及其支承体系与厂房结构耦合振动分析等问题一直未得到很好解决。本文结合实际工程,建立机组轴系-支承结构-厂房的有限元耦联模型,并采取不同模拟方案对厂房结构进行动力分析,探讨屋架结构、机组轴系及其支承体系等对厂房振动特性的影响。论文主要工作和研究成果如下:(1)为了研究水电站钢屋架结构对厂房主体结构振动的影响,本文采取四种模拟方式研究屋架结构及其连接方式对厂房动力特性的影响,计算厂房结构自振特性以及地震荷载作用下的动力响应。结果表明:采用刚性二力杆模拟屋架结构会增大厂房自振频率,同时二力杆刚度对厂房自振特性也会产生一定的影响;建立完整模型时,网架与上下游墙柱采取不同连接方式对厂房动力特性也会有较大影响,均采用铰接连接时,屋架对上下游连接作用明显,上下游墙振动有较强的相关性;此外,屋架结构仅对厂房上部结构存在一定影响,研究时需予以一定重视。(2)为了研究水电站厂房振动特性分析中电站机组轴系及其支承体系的耦联作用,采取三种方案模拟机组轴系及其支承体系,并对厂房结构进行动力分析,计算厂房结构的自振特性和在机组径向荷载作用下的动力响应。结果表明,三种方案下厂房整体自振频率及振型表现基本一致,机组轴系及其支承体系对厂房整体结构自振特性无明显影响,但是对厂房局部振动尤其是与机组支承体系相连接的局部结构自振频率与振型会产生一定影响;在计算机组径向荷载作用下厂房动力反应时,对机组轴系及支承体系采用不同模拟方式得到的计算结果存在一定差异,说明在计算机组荷载作用下厂房动力响应时需要考虑机组轴系及其支承体系的作用。
傅丹[6](2015)在《考虑厂坝相互作用的坝后式电站厂房结构特性及抗震研究》文中研究说明坝后式电站在国内外具有广泛的应用,虽然坝后式电站厂房和大坝之间一般设置有永久分缝,但近年来垫层管取代伸缩节作为过缝措施的工程实例日益增多,垫层管过缝时连续通过的压力钢管和分缝灌浆使得厂房和大坝之间存在一定的有效连接,这种有效连接为二者发生相互作用提供了途径。从厂房的角度出发,引水钢管直接与发电核心构件钢蜗壳相连,通过引水钢管传递的相互作用对蜗壳结构力学特性的影响是值得关注的。另外随着近年来西南地区地震活动日益频繁,厂房结构的抗震问题被提到了一个新的高度。坝后式厂房的抗震分析还存在诸多值得深入研究的课题,如厂房与地基、厂房与相邻大坝之间的动力相互作用、厂房在大震中的破坏模式等。针对以上问题,本文以有限元方法为主要手段,结合多个实际工程开展以下几个方面的研究:(1)为揭示坝后式电站厂房和大坝相互作用对水轮发电机组稳定运行的影响,基于厂房—大坝—地基整体有限元模型,定量研究了钢管预留环缝焊接与分缝灌浆时机对厂坝传力和垫层蜗壳结构特性的影响。结果表明,预留环缝焊接时库水位越低,运行期通过引水钢管和分缝处灌浆传递的推力越大,但钢蜗壳Mises应力受该推力的影响较小;厂房内的止推环能够有效抵抗引水钢管传递的推力,有利于座环的抗剪及垫层蜗壳的稳定,有条件时应该考虑设置止推环;分缝处灌浆传递的推力能够有效平衡下游库水压力引起的机组支撑结构的倾斜变形,从有利于机组稳定的角度建议低水位时进行环缝焊接与灌浆。(2)为揭示坝后式厂房充水保压蜗壳的接触传力行为,在考虑多种蜗壳进口结构连接形式及厂坝传力的基础上,采用一种新的基于铰接—接触单元的全过程仿真算法研究了保压蜗壳从施工期到运行期的力学特性,并评价了简化算法的误差。结果表明,蜗壳内不平衡水推力和引水钢管传递的推力所引起的蜗壳整体变形是决定保压间隙空间闭合属性的关键因素,在整体变形的影响下保压间隙最先闭合的区域出现在蜗壳进口断面外侧、45°断面外侧及270°断面内侧,达到保压水头时未闭合的区域与之相对;厂房内止推环能够有效平衡蜗壳不平衡水推力和引水钢管传递的推力,使保压间隙的闭合更加均匀化;外围混凝土受力与蜗壳进口结构连接形式密切相关,简化算法的误差同样与该因素直接相关,鉴于存在对工程偏不安全的误差,建议工程界逐步采用仿真算法开展配筋计算;在保压蜗壳的设计中应该重视座环的抗剪和抗扭问题,设置止推环是一种有效改善座环受力的措施。(3)为研究坝后式厂房抗震分析中如何合理处理地基和大坝这两个关键问题,采用动力时程方法首先研究刚性地基、无质量地基和考虑结构—地基相互作用的无限地基在分析厂房结构地震响应方面的差异,然后基于无限地基研究厂房和大坝之间动力相互作用对厂房地震响应的影响。结果表明,刚性地基与无质量地基条件下厂房结构的地震响应不存在明确的大小关系,二者的计算结果均大于无限地基,其中无质量地基是由于地基辐射阻尼的影响,而刚性地基与无限地基的相对关系尚需要进一步论证;对于厂房结构抗震设计,建议采用刚性地基与无限地基的组合模式,不推荐单独采用水工领域常用的无质量地基;通过地基和厂坝连接发生的动力相互作用都会在一定程度上减小厂房的地震响应,单独对厂房建模并将上游临空面设置为自由边界的处理方式对厂房抗震设计是偏安全的。(4)在大量查阅关于基于性能的抗震设计思想文献的基础上,尝试从五个方面提出水电站主厂房的抗震性能目标;随后基于ABAQUS平台验证了混凝土损伤塑性模型在循环反复加卸载条件下的适用性,实例验证表明该模型能够较好的模拟混凝土拉压联合损伤及刚度转换行为;在前两项工作的基础之上结合某坝后式厂房实例,开展了三水准地震作用下的动力非线性时程分析,研究了厂房结构的破坏模式及抗震性能。结果表明,厂房结构在罕遇地震下的破坏由强到弱表现为:下游立柱严重开裂、上游立柱开裂、上游墙底部开裂、下游立柱压损伤,多遇及设防地震下的破坏程度远低于罕遇地震;各水准地震下厂房的抗震性能能够满足所提出的抗震性能目标,且表现出了较高的安全储备;但厂房屋顶网架在罕遇地震下存在垮塌的可能,网架的高动应力主要由上下游墙顺河向不协调的相对运动引起,厂房抗震设计应该充分重视网架的支撑方式。
郝军刚[7](2016)在《水电站蜗壳结构承载机理与地下厂房动力特性研究》文中认为垫层蜗壳由于施工方便、工期较短和造价低,应用前景广泛。在国内装置700MW及以上机组的大型水电站中,三峡水电站中的9台机组和龙滩、拉西瓦的全部机组均采用了传统的垫层埋入方式,而向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩水电站的全部机组则采用了局部垫层的组合埋入方式。垫层蜗壳结构的力学特性受诸多因素的影响,如钢蜗壳与垫层、混凝土之间接触传力关系、垫层的空间属性和材料属性等,只有系统深入研究其结构特性的影响机制,才能更好的指导大型工程的建设。另一方面,随着地下厂房应用越来越普遍,厂房结构与围岩之间的动力相互作用对厂房结构的自振特性和动力响应(内源振动、地震响应)的影响是需要重点研究的问题。为此,本文采用有限元方法,结合鲁地拉实际工程,重点对以下几个方面开展研究:(1)为全面揭示垫层蜗壳结构特性的影响因素和程度,本文对钢蜗壳与垫层之间的摩擦系数、垫层平面铺设范围、子午断面铺设范围、垫层刚度系数以及是否设置伸缩节和止推环等结构因素进行了细致的研究。结果表明,摩擦系数、垫层平面铺设范围、垫层刚度系数应作为座环抗剪分析的重要考虑因素,对座环较优的垫层平面铺设范围为45°断面之前或270°断面之后;摩擦系数、垫层子午断面包角、垫层刚度系数是决定蜗壳断面内水压力外传比例的关键因素;对机墩竖向不均匀变形而言,较优的垫层平面铺设范围为90--180°断面附近,机墩不均匀变形对子午断面垫层铺设范围、摩擦系数这两个因素不敏感,但对垫层刚度系数较为敏感;伸缩节的设置不利于座环的抗剪,此时可以考虑增设止推环。(2)为进一步论证减小传统垫层铺设范围对于协调蜗壳结构主要矛盾的价值,本文结合鲁地拉水电站蜗壳结构,基于混凝土塑性损伤模型,对传统垫层方案、直埋方案和直埋-垫层组合方案进行了三维非线性有限元分析。结果表明,直埋-垫层组合方案对于限制蜗壳直管段混凝土的开裂损伤可以取得与传统垫层方案相同的效果,对于控制机墩不均匀变形,二者效果也较为接近,但直埋-垫层组合方案对于座环抗剪相对有利,因此类似工程可以优先考虑这种蜗壳埋入方式。(3)地下厂房结构与围岩之间的相互作用以及自身的结构形式是厂房结构动力特性的决定性因素。研究结果表明,不同弹性边界条件对厂房整体振动频率的影响可达10%以上,但对厂房前20阶局部结构的自振频率影响甚小;楼板厚度增加10~20cm对厂房前20阶局部结构的自振频率的影响不到5%,增加40cm时某些阶次可以提高10%左右,但前20阶自振频率区间仍然变化较小,增加立柱后局部结构的自振频率能够提高10%左右,但由于厂房结构自振频率的密集性,从共振校核的角度,均不足以作为避开厂房内部激振频率的有效措施。(4)为研究地下厂房结构内源振动响应的特点和切实可行的抗振措施,本文采用三维有限元动力方法,研究厂房结构在机组振动荷载和流道内脉动压力作用下的动力响应。结果表明,额定运行时机组振动荷载引起机墩结构的振幅较小,动应力较大的区域仅集中在荷载作用的局部区域。一般情况下尾水管低频涡带是水轮机流道中最常见的压力脉动振源,但若全流道脉动压力的激振频率出现转轮叶片数频率,则发电机层楼板和母线层楼板在吊物孔和楼梯孔结合的部位竖向振幅会较为突出,在该部位增加立柱、将暗梁变为明梁都能有效降低该部位的振幅。(5)地下厂房结构抗震分析方法和地震响应特点一直较少被关注。为考虑厂房结构与围岩之间的动力相互作用,本文在ANSYS平台的基础上,采用APDL语言编制粘弹性人工边界自动添加程序以及结点荷载地震波输入程序。计算表明,这种处理方式对于地下厂房结构抗震分析是可行的,计算效率较好;厂房结构地震响应较大的部位出现在母线层楼板以上结构,楼板主体结构的拉压应力峰值均不超过0.6MPa,说明地下厂房结构抗震性能良好。
张雷克[8](2014)在《水轮发电机组轴系非线性动力特性分析》文中研究说明随着社会与经济的迅猛发展,水轮发电机组正朝着大型化、高速化和大功率方向发展,集成化程度越来越高。随着水电在电力能源结构中比例不断增加,其对电网稳定运行所带来的影响也逐渐加大。在水力、机械和电磁等外界因素的相互影响下,机组振动问题日益突出,由此引发的非线性动力学现象广受工程界和学术界关注,已成为水电行业的热点研究之一。本文以水轮发电机组轴系为研究对象,考虑到振动问题在机组运行过程中的普遍性,对转子-轴承系统在不平衡磁拉力作用下的动力特性、电磁力与密封力联合作用下系统的非线性动力学行为、水轮机转轮-密封系统的稳定性和由不平衡磁拉力(Unbalanced Magnetic Pull, UMP)引起的机组定、转子碰摩动力学特性等进行了系统的分析,论文主要研究内容和成果如下:(1)针对以往多从单一方面分析UMP或密封力激励下机组运动特性的问题,建立了考虑UMP和非线性密封力共同作用的机组转子-转轮-密封系统模型。该力学模型较好地反映了系统的非线性动力学行为,通过参数的敏感性分析可以进一步揭示其非线性失稳的产生和发展变化规律,为机组动力设计和运行稳定控制提供理论支撑。(2)建立了机组转子-轴承系统的非线性电磁动力学模型和运动微分方程,从转子轴心轨迹和频域两方面,重点分析了轴承参数,如轴承长径比和轴颈间隙在有无UMP情况下对系统横向振动特性的影响,为机组振动故障诊断以及在UMP作用下的动力特性分析提供了参考。(3)针对定、转子在UMP作用下的碰摩问题,首次建立了UMP作用下水轮发电机组碰摩转子-轴承系统的非线性动力学模型,并以与UMP大小关系最为紧密的参数之一一励磁电流作为重点分析对象,研究了其变化对系统动态特性的影响。该模型可以较好地反映碰摩转子系统在励磁电流变化过程中所呈现的一系列非线性动力学行为,能够解释系统在UMP与碰摩力耦合作用下的振动现象及其发生发展规律,为提高机组振动故障诊断的准确性与振动主动控制提供了有益借鉴。(4)在对转子-转轮-密封系统动力特性分析的基础上,研究了水轮机转轮-密封系统在线性、非线性密封力作用下的稳定性及失稳临界转速。根据不同密封参数对失稳临界转速的影响规律,给出了系统减小、甚至避免自激振动的路线或措施,为机组转轮-密封系统的动态设计和稳定运行提供了参考。
黄滨[9](2013)在《推力轴承三维热弹流润滑性能及其振动噪声特性研究》文中研究说明推力轴承作为承受轴向重载旋转机械的核心部件之一,其工作性能优劣直接影响到机组的稳定运行和工作效率。对于特殊工作环境,还要求推力轴承不仅具有良好的润滑性能,而且必须保证振动噪声水平在合理的范围之内。本文以具有代表性的水轮发电机组立式推力轴承和船舶推进轴系卧式推力轴承为研究对象,建立对各种结构型式的推力轴承通用的三维热弹流动力润滑性能和油膜动特性计算模型,并在此基础上研究船用推力轴承的振动传递和噪声辐射特性。论文主要包括以下四个方面内容:(1)以推力轴承系统为研究对象,在综合考虑流体动力润滑、热效应和热弹变形影响的基础上,建立了由广义雷诺方程、油膜能量方程、油膜厚度方程、润滑油粘温方程、固体热传导方程和固体热弹变形方程等构成的推力轴承三维热弹流动力润滑性能计算的理论模型,并详细介绍了该理论模型的数值计算方法。(2)基于上述理论模型,对三峡小支柱簇双层瓦和抽水蓄能机组双向推力轴承进行了系统的理论研究,并通过在哈尔滨大电机研究所3000吨推力轴承试验台上得到的试验结果对理论模型的可靠性进行了验证。(3)同时采用二维和三维热弹流动力润滑模型对船用推力轴承润滑性能进行了研究,通过对比验证了二维模型的计算精度,在此基础上采用一阶泰勒级数法对二维雷诺方程进行求解得到推力轴承的轴向动特性系数。(4)建立了船用推力轴承系统的有限元和边界元计算模型,分析了支承结构的动特性和结构阻尼比等关键参数对船用推力轴承振动和壳体噪声辐射特性的影响。总体来看,论文综合采用理论分析和试验研究方法,对水轮发电机组推力轴承和船用推力轴承的润滑性能进行了深入的研究,同时通过有限元和边界元法对船用推力轴承的振动传递和噪声辐射特性进行了评价。
宋志强[10](2009)在《水电站机组及厂房结构耦合振动特性研究》文中进行了进一步梳理随着经济与社会的发展,水力发电作为一种可再生的清洁能源日益得到重视和开发。水电机组单机容量和引用水头的急剧增大,厂房结构相应巨型化和复杂化,机组振动及其诱发的水电站厂房结构振动已成为其运行和设计的重要问题。目前水电站机组及厂房结构在电磁、水力、机械三方面振源耦合以及机组-厂房之间的耦合、机组与厂房的振动模态参数识别等方面的研究尚显不足。因此,本文通过有限元数值模拟,多种因素耦合建模,原型观测,识别反分析等多种方法,致力于水电站机组轴系统及厂房结构在各种振源作用下的动特性等方面的研究,所建立的模型及分析方法以及取得的研究成果,为今后机组轴系统及厂房结构的动力优化设计和安全稳定运行、各种动特性的研究和分析提供技术依据和参考。第一章绪论部分介绍了水电站机组及其支承结构-水电站厂房的振动问题和研究现状,并对有关现场振动测试和参数识别方法进行了归纳和总结。第二章用有限元法计算导轴承和推力轴承的动特性系数,建立了由两种轴承共同支承的立式水电机组轴系统的有限元模型,考虑导轴承和推力轴承动特性系数随轴系统相关参量变化而变化的非线性特征,分析了轴系统横向和纵向动力特性通过推力轴承的耦合关系和相互影响程度。第三章分析机组轴系统在电磁刚度、密封刚度共同作用下的动力稳定性。通过非线性振动稳定性理论研究了电磁刚度和弹性支承对水轮发电机偏心转子振动稳定性的影响,并综合考虑电磁、密封刚度建立有限元模型,分析相关参数对机组稳定性的影响。第四章考虑导轴承动力特性系数的非线性特性,研究机组与厂房耦合系统的动力学问题。通过不同计算模型的比较,对考虑厂房基础耦联作用的机组轴系统的动力特性进行了研究;进一步分析了机组振动作为厂房振动的振源,其动荷载的合理模拟和施加方式及其对厂房结构振动的影响。第五章根据水电站机组及厂房联合现场振动测试数据,分析机组及厂房的振动规律,探讨了振源的幅值和频率等特性及其振动传递途径。根据国内外相关标准对机组及厂房的振动水平进行了评价,并对厂房结构动力响应进行了有限元数值反馈计算。第六章采用多信号分类法定阶,将模态参数时域识别引入到水电机组轴系统振动特性研究中。针对传统油膜动特性系数参数识别方法的不足,提出了可以不受测点少,工况少等实际情况限制的遗传识别方法。利用机组轴系统的有限元数值模拟验证了模态参数和物理参数别方法与识别结果的正确性。
二、水轮发电机组支承结构静动力分析(英文)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水轮发电机组支承结构静动力分析(英文)(论文提纲范文)
(1)水电站机组与厂房耦联结构螺栓连接传力机理及振动特性影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 螺栓固定结合面研究进展 |
1.2.2 螺栓连接建模方法研究进展 |
1.2.3 螺栓连接对水电站耦联系统振动特性影响研究进展 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 分析理论与计算模型 |
2.1 分形理论 |
2.2 虚拟介质解析模型 |
2.3 动力分析理论 |
2.3.1 模态分析 |
2.3.2 谐响应分析 |
2.4 工程实例及有限元模型 |
2.4.1 工程概况 |
2.4.2 计算参数 |
2.4.3 有限元模型 |
3 高强螺栓传力机理及动力学建模方法研究 |
3.1 高强螺栓传力机理研究 |
3.1.1 模型参数及边界条件 |
3.1.2 预紧载荷的施加及锁定 |
3.1.3 结果分析 |
3.2 高强螺栓连接简化模拟方法 |
3.2.1 三维实体模型 |
3.2.2 粘接法 |
3.2.3 梁单元及MPC法 |
3.2.4 弹簧-阻尼法 |
3.2.5 虚拟介质法 |
3.2.6 模拟方法的比较与选取 |
3.3 虚拟介质法的验证及预紧力影响初探 |
3.4 本章小结 |
4 螺栓连接对水电站耦合结构振动特性影响分析 |
4.1 螺栓松动对水电站耦合结构动力特性影响分析 |
4.1.1 计算方案 |
4.1.2 螺栓松动对下机架刚度影响 |
4.1.3 螺栓松动对机墩刚度影响 |
4.1.4 下机架—机墩连接结构自振特性分析 |
4.1.5 机组动力荷载下耦联结构动力响应分析 |
4.1.6 螺栓松动对下机架各支臂荷载分配影响 |
4.2 螺栓预紧力对水电站耦合结构振动特性影响分析 |
4.2.1 研究方案 |
4.2.2 机墩单体结构自振特性分析 |
4.2.3 耦联结构自振特性分析 |
4.2.4 机组动力载荷作用下耦联结构动力响应分析 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水电站机组振动研究 |
1.2.2 水电站厂房结构振动研究 |
1.2.3 机组与厂房耦合振动研究 |
1.2.4 机组间振动影响及传播研究 |
1.2.5 现有研究不足 |
1.3 本文研究内容 |
第2章 水电站机组与厂房结构耦合振动分析模型 |
2.1 引言 |
2.2 耦合振动结构体系的概化 |
2.2.1 耦合振动结构体系竖直方向概化 |
2.2.2 耦合振动结构体系水平方向概化 |
2.3 耦合振动微分方程的建立 |
2.3.1 竖直方向耦合振动微分方程 |
2.3.2 水平方向耦合振动微分方程 |
2.4 耦合振动分析模型结构参数分析和计算 |
2.5 耦合振动分析模型荷载参数分析和计算 |
2.5.1 水力荷载 |
2.5.2 电磁荷载 |
2.5.3 机械荷载 |
2.6 耦合振动响应计算及校核 |
2.6.1 响应计算 |
2.6.2 实测校核 |
2.7 本章小结 |
第3章 水电站机组与厂房结构耦合振动模态及响应特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 耦合振动模态分析 |
3.3 不同荷载要素与耦合振动响应的敏感性分析 |
3.3.1 荷载幅值大小 |
3.3.2 荷载频率成分 |
3.3.3 荷载相位差 |
3.4 不同部位刚度与耦合振动响应的敏感性分析 |
3.4.1 竖向刚度 |
3.4.2 水平刚度 |
3.5 本章小结 |
第4章 水电站厂房结构振动特性实测分析与数值模拟 |
4.1 引言 |
4.2 厂房结构振动现场测试分析 |
4.2.1 测试概况 |
4.2.2 振动位移强度分析 |
4.2.3 振动位移频域特性分析 |
4.3 厂房结构振动与机组振动的相关性研究 |
4.3.1 机组结构振动规律分析 |
4.3.2 信息熵方法 |
4.3.3 不同测点厂房结构振动与机组振动的相关性分析 |
4.4 不同荷载对厂房结构振动的贡献程度分析 |
4.5 厂房结构振动安全数值模拟研究 |
4.5.1 模态分析及共振校核 |
4.5.2 极限水力荷载下的结构振动响应 |
4.6 本章小结 |
第5章 机组间厂房结构振动传播研究 |
5.1 引言 |
5.2 厂房结构振动现场测试 |
5.2.1 现场测试概况 |
5.2.2 初步测试结果分析 |
5.2.3 实测振动传播规律 |
5.3 机组间厂房结构振动传播机理 |
5.3.1 结构简化 |
5.3.2 振动传播模型的构建 |
5.3.3 传播规律分析 |
5.4 数值模拟和验证 |
5.4.1 多机组段有限元模型的构建 |
5.4.2 模型计算和分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论与创新点 |
6.1.1 主要结论 |
6.1.2 创新点 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(3)大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动测试与分析(论文提纲范文)
论文创新点 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 本文研究的抽水蓄能电站工程简介 |
1.3 抽水蓄能电站地下厂房结构的布置方案与特点 |
1.3.1 抽水蓄能电站水轮发电机组简介 |
1.3.2 抽水蓄能电站地下厂房结构的布置方案与主要受力特点 |
1.4 水电站厂房结构振动研究现状 |
1.4.1 厂房结构动力特性研究 |
1.4.2 机组振源分析研究 |
1.4.3 厂房结构动力响应研究 |
1.4.4 抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究 |
1.4.5 国内外相关规范振动控制评价标准的相关规定 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 抽水蓄能电站地下厂房结构振源分析 |
2.1 地下厂房结构振源分析和抗振设计 |
2.2 振源分析及其分类 |
2.2.1 机械振动 |
2.2.2 电磁振动 |
2.2.3 水力振动 |
2.3 机墩抗振设计 |
2.3.1 设计原则 |
2.3.2 设计所需资料 |
2.3.3 机墩荷载种类及其荷载组合 |
2.3.4 圆筒式机墩抗振设计 |
2.4 本章小结 |
3 抽水蓄能电站地下厂房结构振动有限元分析 |
3.1 计算基本资料 |
3.1.1 计算假定 |
3.1.2 基本参数 |
3.1.3 材料基本力学性能参数 |
3.1.4 机组动力荷载 |
3.1.5 水轮机荷载 |
3.2 地下厂房结构有限元模型 |
3.2.1 有限元计算内容 |
3.2.2 有限元模型 |
3.2.3 边界条件 |
3.3 地下厂房结构模态分析 |
3.3.1 模态分析原理 |
3.3.2 模态计算结果 |
3.3.3 模态计算结果分析 |
3.4 地下厂房结构动力响应分析 |
3.4.1 动力响应分析原理 |
3.4.2 稳态过程计算结果 |
3.4.3 过渡过程计算结果 |
3.4.4 动力响应计算结果分析 |
3.5 本章小结 |
4 抽水蓄能电站地下厂房结构振动测试方案 |
4.1 振动测试内容及参数 |
4.1.1 厂房结构模态测试 |
4.1.2 机组振源测试 |
4.1.3 厂房结构动力响应测试 |
4.1.4 测量参数 |
4.1.5 测试工况 |
4.2 振动测试方案 |
4.2.1 模态测试方案 |
4.2.2 振源测试方案 |
4.2.3 厂房结构动力响应测试方案 |
4.3 厂房结构模态测试测点布置方案 |
4.3.1 模态测试测点布置原则 |
4.3.2 模态测试测点布置方案 |
4.4 振源测试测点布置方案 |
4.4.1 振源测试测点布置原则 |
4.4.2 振源测试测点布置方案 |
4.5 厂房结构动力响应测试测点布置方案 |
4.5.1 动力响应测试测点布置原则 |
4.5.2 动力响应测试测点布置方案 |
4.6 本章小结 |
5 地下厂房结构模态测试结果与分析 |
5.1 模态测试结果 |
5.1.1 厂房 A 2#机组段模态测试结果 |
5.1.2 厂房 B 5#机组段模态测试结果 |
5.2 模态测试结果分析 |
5.2.1 厂房 A 2#机组段测试结果分析 |
5.2.2 厂房 A 2#机组段测试结果分析 |
5.2.3 测试结果与有限元计算结果对比分析 |
5.3 本章小结 |
6 机组振源测试结果与分析 |
6.1 振源测试结果 |
6.1.1 振源振动加速度实测结果 |
6.1.2 振源频率实测结果 |
6.2 振源测试结果分析 |
6.2.1 振源振动加速度幅值分析 |
6.2.2 振源频率分析 |
6.2.3 共振分析 |
6.3 机墩设计建议 |
6.4 本章小结 |
7 地下厂房结构动力响应测试结果与分析 |
7.1 厂房A单机组正常运行动力响应测试结果 |
7.1.1 厂房A2#机组段不同工况下各楼层的实测振动位移 |
7.1.2 厂房A2#机组段各楼层振动位移的自功率谱 |
7.1.3 厂房A楼梯间和副厂房的动力响应测试结果 |
7.1.4 厂房A不同工况下振动加速度实测结果 |
7.1.5 厂房A不同工况下各楼层振动位移实测结果 |
7.1.6 厂房A2#机组段开、停机工况下振动加速度和振动位移响应的时程曲线 |
7.2 厂房B单机组正常运行动力响应测试结果 |
7.2.1 厂房 B5#机组段各楼层的实测振动位移 |
7.2.2 厂房B楼梯间和厂房结构部分测点的振动加速度测试结果 |
7.3 双机组甩负荷动力响应测试结果 |
7.3.1 厂房B7#机组段结构各楼层的实测振动位移 |
7.3.2 双机组甩负荷时楼梯间的实测振动位移 |
7.4 厂房单机组正常运行时动力响应测试结果分析 |
7.4.1 厂房A结构振动位移最大值分析 |
7.4.2 厂房A结构最大振动位移的频率成分分析 |
7.4.3 厂房B结构振动位移最大值分析 |
7.4.4 厂房B结构振动规律分析 |
7.5 单机组正常运行厂房结构振动特性评价 |
7.5.1 楼梯间与副厂房的振动评估 |
7.5.2 邻近机组段运行的影响 |
7.5.3 振动位移沿楼层分布规律 |
7.5.4 机组开机和停机对厂房结构的影响 |
7.5.5 单机组正常运行时动力响应测试结果小结 |
7.6 振动控制评价标准建议方案和地下厂房结构振动舒适度评估 |
7.6.1 振动控制评价标准建议方案 |
7.6.2 地下厂房结构振动舒适度评估 |
7.7 双机组甩负荷动力响应测试结果分析 |
7.7.1 甩负荷工况厂房结构振动位移分析 |
7.7.2 双机组甩负荷工况与正常运行工况对比分析 |
7.7.3 厂房结构整体性分析 |
7.7.4 楼梯间测试结果分析 |
7.7.5 双机组甩负荷动力响应测试结果小结 |
7.8 地下厂房结构减振建议方案 |
7.8.1 主动控制振源的减振建议 |
7.8.2 被动加固地下厂房结构的减振建议 |
7.8.3 优化电站运营方案的减振建议 |
7.9 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要研究结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究(论文提纲范文)
博士生自认为的论文创新点 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 主要科学问题及国内外研究现状 |
1.2.1 水电站厂房蜗壳接触传力 |
1.2.2 水电站厂房水力振源 |
1.2.3 水电站厂房流固耦合 |
1.2.4 水电站厂房蜗壳金属疲劳 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 充水保压蜗壳间隙演变机理研究 |
2.1 充水保压蜗壳全过程模拟方法 |
2.1.1 全过程模拟方法 |
2.1.2 算例验证 |
2.2 充水保压蜗壳模拟方法模型试验验证 |
2.2.1 模型试验 |
2.2.2 有限元数值模拟 |
2.3 有限元结果与模型试验结果对比分析 |
2.3.1 间隙值和接触状态 |
2.3.2 钢蜗壳与钢筋应力 |
2.3.3 机墩座环位移 |
2.3.4 混凝土开裂损伤 |
2.4 蜗壳进口边界形式对间隙的影响机制 |
2.4.1 保压间隙的时空分布规律 |
2.4.2 保压间隙对外围混凝土的影响 |
2.4.3 座环在水平面上的不平衡力 |
2.5 小结 |
第三章 水电站厂房水力振源特性研究 |
3.1 基于CFD的全流道非定常湍流计算 |
3.1.1 控制方程和湍流模型 |
3.1.2 动静干涉 |
3.2 水力振源分布特性及规律 |
3.2.1 叶片频率 |
3.2.2 卡门涡与叶道涡 |
3.2.3 尾水管涡带 |
3.3 不同工况下水力振源流场特性 |
3.3.1 水轮机全流道模型及边界条件 |
3.3.2 蜗壳及导水机构流场分布特性 |
3.3.3 转轮流场分布特性 |
3.3.4 尾水管流场分布特性 |
3.4 不同工况下水力振源压力脉动特性 |
3.4.1 水轮机压力脉动监测点布置 |
3.4.2 蜗壳区压力脉动特性 |
3.4.3 无叶区压力脉动特性 |
3.4.4 尾水管压力脉动特性 |
3.5 轴向水推力的脉动特性探讨 |
3.5.1 计算方法 |
3.5.2 轴向水推力脉动特性分析 |
3.6 小结 |
第四章 水电站厂房结构流激振动分析 |
4.1 流固耦合数据传递基本原理和实现方法 |
4.1.1 耦合数据传递基本原则 |
4.1.2 流固耦合数据传递方法 |
4.2 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
4.2.1 C2紧支径向基函数(C2RBF) |
4.2.2 计算条件 |
4.2.3 数据传递精度和效率的影响因素分析 |
4.2.4 C2紧支径向基函数紧支半径选取研究 |
4.2.5 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
4.3 水电站厂房流激振动计算条件 |
4.3.1 流场计算模型 |
4.3.2 结构场计算模型 |
4.3.3 计算方案 |
4.4 流场特性分析 |
4.4.1 转轮特性比较 |
4.4.2 脉动压力特性 |
4.5 结构场特性分析 |
4.5.1 不同转轮方案下的结构振动 |
4.5.2 X型转轮不同水头工况下结构振动 |
4.6 小结 |
第五章 水电站厂房水力振动传导机制与蜗壳金属疲劳 |
5.1 基于不同传递路径下的厂房结构振动 |
5.1.1 计算条件 |
5.1.2 不同路径下的厂房结构振动 |
5.2 水力作用下的蜗壳金属疲劳特性 |
5.2.1 计算方法 |
5.2.2 模型与实现 |
5.2.3 静水压力循环荷载下的低周疲劳 |
5.2.4 脉动压力循环荷载下的高周疲劳 |
5.3 小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的科研成果 |
1.主要发表论文 |
2.专利 |
3.软件着作权登记 |
4.主要参与的基金项目 |
5.主要参与的研究项目 |
致谢 |
(5)水电站机组轴系及其支承体系和厂房结构耦合振动分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 厂房结构振动研究现状和发展 |
1.2.2 机组结构振动特性研究现状和发展 |
1.2.3 厂房-机组耦合振动分析 |
1.3 本论文主要研究内容 |
2 分析理论及厂房结构模型介绍 |
2.1 结构动力学理论 |
2.1.1 模态分析理论 |
2.1.2 地震反应谱理论 |
2.1.3 谐响应分析理论 |
2.2 工程实例及有限元模型 |
2.2.1 工程概况 |
2.2.2 计算基本参数 |
2.3 主要计算荷载 |
2.3.1 地震荷载 |
2.3.2 轴系所受外力 |
2.3.3 机组振源频率分析 |
2.4 有限元模型 |
3 钢屋架及其连接方式对厂房振动的影响 |
3.1 屋架自振特性计算对比 |
3.2 不同模拟及连接方式下屋架对厂房振动的影响 |
3.3 地震作用下不同模拟及连接方式下屋架对厂房振动的影响 |
3.4 本章小结 |
4 机组轴系及其支承体系与厂房耦合振动分析 |
4.1 厂房自振特性分析 |
4.1.1 计算方案 |
4.1.2 主厂房整体自振特性分析 |
4.1.3 厂房局部结构自振特性分析 |
4.2 机组动力荷载作用下厂房结构动力响应 |
4.2.1 机组转频荷载作用下厂房结构动力响应 |
4.2.2 不同频率荷载作用下厂房结构动力响应 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(6)考虑厂坝相互作用的坝后式电站厂房结构特性及抗震研究(论文提纲范文)
创新点摘要 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 水电站蜗壳结构研究发展现状 |
1.3 水电站厂房动力问题研究发展现状 |
1.4 本文的主要工作 |
第二章 坝后式电站厂坝传力对垫层蜗壳的影响 |
2.1 计算模型与方案 |
2.2 厂坝结构变形分析 |
2.3 蜗壳进口轴向推力分析 |
2.4 流道结构承受的不平衡力 |
2.5 钢蜗壳及鼻端应力 |
2.6 机墩结构不均匀变形 |
2.7 本章小结 |
第三章 坝后式电站充水保压蜗壳接触传力机制 |
3.1 新的充水保压蜗壳仿真算法 |
3.2 计算条件 |
3.3 保压间隙闭合特性 |
3.4 蜗壳外围混凝土受力 |
3.5 座环水平面内受力分析 |
3.6 机墩结构不均匀变形 |
3.7 本章小结 |
第四章 厂房-地基-大坝相互作用对厂房地震响应的影响机制 |
4.1 结构-地基动力相互作用基本理论 |
4.2 厂房-地基相互作用的影响机制 |
4.3 厂房-大坝相互作用的影响机制 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于性能的坝后式厂房抗震分析与评估 |
5.1 基于性能的抗震设计方法 |
5.2 混凝土与钢筋本构模型 |
5.3 静动力边界转换方法 |
5.4 动力计算条件 |
5.5 三水准地震作用下厂房的抗震性能评价 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的与学位论文相关的科研成果 |
攻读博士期间发表的论文 |
攻读博士期间参与的主要科研项目 |
致谢 |
(7)水电站蜗壳结构承载机理与地下厂房动力特性研究(论文提纲范文)
创新点摘要 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及其现实意义 |
1.2 水电站蜗壳结构静力问题研究现状 |
1.3 水电站厂房结构动力问题研究现状 |
1.4 本文的主要工作 |
第二章 垫层蜗壳结构受力特性分析 |
2.1 接触非线性计算理论 |
2.2 有限元计算条件 |
2.3 座环剪力及混凝土承载比的计算方法 |
2.4 摩擦系数的影响 |
2.5 垫层平面包角的影响 |
2.6 垫层子午断面包角的影响 |
2.7 垫层刚度系数的影响 |
2.8 本章小结 |
第三章 直埋-垫层组合蜗壳结构研究 |
3.1 混凝土本构模型 |
3.2 计算模型及方案 |
3.3 混凝土裂缝宽度和开展范围 |
3.4 机墩不均匀上抬位移 |
3.5 座环水平面内承受的不平衡力 |
3.6 本章小结 |
第四章 地下厂房结构动力特性的敏感性分析 |
4.1 模态分析与谐响应分析基本理论 |
4.2 有限元计算条件 |
4.3 基本方案结构动力特性分析 |
4.4 边界条件对厂房结构振动特性的影响 |
4.5 楼板结构布置形式对振动特性的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 地下厂房结构内源振动响应分析 |
5.1 机组振动荷载作用下厂房结构动力分析 |
5.2 流道内脉动压力作用下厂房结构动力分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 地下厂房结构地震响应分析 |
6.1 人工边界的实现及地震波输入方法 |
6.2 动力计算条件 |
6.3 厂房结构单独地震响应分析 |
6.4 静动力综合作用结果分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的与学位论文相关的科研成果 |
攻读博士期间发表的论文 |
攻读博士期间参与的主要科研项目 |
致谢 |
(8)水轮发电机组轴系非线性动力特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
TABLE OF CONTENTS |
图表目录 |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 课题的工程背景及研究意义 |
1.2 非线性转子动力学研究概况 |
1.2.1 转子-轴承系统研究 |
1.2.2 密封系统研究 |
1.2.3 故障转子系统研究 |
1.3 水轮发电机组振动研究 |
1.3.1 临界转速 |
1.3.2 机械因素 |
1.3.3 电磁因素 |
1.3.4 水力因素 |
1.3.5 水-机-电耦合因素 |
1.3.6 机组-厂房耦联振动 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 转子-轴承-密封系统数学模型及其分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 转子非线性动力系统的一般数学表述 |
2.3 非线性动力系统的基本理论 |
2.3.1 非线性系统的特点 |
2.3.2 稳定性理论及分岔的基本概念 |
2.4 常微分方程的数值求解方法 |
2.5 非线性外激励数学模型 |
2.5.1 碰摩模型 |
2.5.2 非线性油膜力模型 |
2.5.3 密封力模型 |
2.5.4 不平衡磁拉力模型 |
2.6 非线性特征的分析方法 |
2.6.1 时域方法 |
2.6.2 频域方法 |
2.6.3 轴心轨迹 |
2.6.4 Poincare映射 |
2.6.5 分岔图 |
2.6.6 Lyapunov指数 |
3 水轮发电机组主轴系统非线性动力特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 机组轴系统动力学模型 |
3.3 机组轴系动力特性分析 |
3.3.1 转速对系统振动的影响 |
3.3.2 轴承刚度对系统振动的影响 |
3.3.3 密封间隙对系统振动的影响 |
3.4 结论 |
4 水轮发电机组转子-轴承系统在UMP作用下横向振动分析 |
4.1 引言 |
4.2 不平衡磁拉力计算方法 |
4.3 机组转子-轴承系统在UMP和油膜力作用下振动特性分析 |
4.3.1 水轮发电机组转子-轴承非线性系统 |
4.3.2 系统运动微分方程 |
4.3.3 数值仿真 |
4.4 结论 |
5 不平衡磁拉力作用下水轮发电机组转子系统碰摩动力学分析 |
5.1 引言 |
5.2 水轮发电机组转子-轴承碰摩系统 |
5.3 数值模拟和分析 |
5.3.1 转子质量偏心的影响 |
5.3.2 励磁电流的影响 |
5.3.3 定子径向刚度的影响 |
5.4 结论 |
6 水轮机转轮-密封系统非线性动力稳定性研究 |
6.1 引言 |
6.2 自激振动特征及机理描述 |
6.2.1 自激振动基本特征 |
6.2.2 水封结构介绍 |
6.2.3 水轮机自激振动机理分析 |
6.3 水轮机密封系统动力特性分析 |
6.3.1 公式推导变换 |
6.3.2 水轮机转轮-密封系统运动微分方程 |
6.3.3 稳定性分析 |
6.3.4 计算结果及分析讨论 |
6.4 结论 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点摘要 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)推力轴承三维热弹流润滑性能及其振动噪声特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
图表目录 |
符号清单 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 推力轴承流体润滑的研究现状 |
1.2.2 推力轴承动特性的研究现状 |
1.2.3 船用推力轴承振动传递特性的研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
第2章 推力轴承三维热弹流润滑的理论模型和数值求解方法的研究 |
2.1 理论模型 |
2.1.1 广义雷诺方程 |
2.1.2 三维能量方程 |
2.1.3 油膜厚度方程 |
2.1.4 润滑油粘温方程 |
2.1.5 导热方程 |
2.1.6 固体热弹变形方程 |
2.1.7 其它性能参数的计算 |
2.2 数值求解方法 |
2.2.1 广义雷诺方程的有限差分离散 |
2.2.2 三维能量方程的有限差分离散 |
2.2.3 导热方程的有限差分离散 |
2.2.4 固体热弹变形的有限元求解 |
2.3 计算流程 |
2.4 小结 |
第3章 推力轴承三维热弹流润滑性能分析及试验验证 |
3.1 推力轴承试验台简介 |
3.1.1 试验台主要技术规格参数 |
3.1.2 试验台的主要组成部分 |
3.2 三峡推力轴承润滑性能分析与试验验证 |
3.2.1 三峡推力轴承尺寸和运行参数 |
3.2.2 三峡推力轴承支承结构 |
3.2.3 三峡推力轴承传感器布置方式 |
3.2.4 三峡推力轴承理论计算与试验测试结果对比分析 |
3.3 双向推力轴承润滑性能分析与试验验证 |
3.3.1 双向推力轴承尺寸和运行参数 |
3.3.2 双向推力轴承基本结构 |
3.3.3 双向推力轴承传感器布置方式 |
3.3.4 双向推力轴承理论计算与试验测试结果对比分析 |
3.4 小结 |
第4章 船用推力轴承润滑性能与轴向动特性系数计算 |
4.1 船用推力轴承基本几何尺寸和工作参数 |
4.2 船用推力轴承润滑性能计算结果 |
4.2.1 二维模型和三维模型计算结果对比 |
4.2.2 基于三维模型的支点径向位置分析 |
4.2.3 基于三维模型的支点周向位置分析 |
4.3 船用推力轴承轴向动特性系数计算 |
4.3.1 船用推力轴承轴向动特性系数求解的理论模型 |
4.3.2 不同工况参数下的船用推力轴承轴向动特性系数 |
4.4 小结 |
第5章 船用推力轴承振动传递及其噪声辐射特性分析 |
5.1 船用推力轴承基本结构 |
5.2 船用推力轴承系统有限元模态分析 |
5.2.1 有限元模态分析理论基础 |
5.2.2 壳体有限元模型的建立 |
5.2.3 壳体有限元模态计算结果 |
5.2.4 船用推力轴承系统整体有限元模型的建立 |
5.2.5 船用推力轴承系统整体有限元模态计算结果 |
5.3 基于谐响应分析的船用推力轴承振动传递特性研究 |
5.3.1 船用推力轴承系统谐响应分析 |
5.3.2 支承结构对船用推力轴承振动传递特性的影响 |
5.3.3 结构阻尼比对船用推力轴承振动传递特性的影响 |
5.4 船用推力轴承壳体噪声辐射特性分析 |
5.4.1 SYSNOISE边界元法的理论基础 |
5.4.2 船用推力轴承壳体噪声辐射特性计算边界元模型 |
5.4.3 船用推力轴承壳体噪声辐射特性计算结果 |
5.5 小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
(10)水电站机组及厂房结构耦合振动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的工程背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 机组轴承-转子系统研究现状 |
1.2.2 水电站厂房振动研究现状 |
1.2.3 参数识别理论及方法研究现状 |
1.2.4 振动测试技术研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 水电机组轴系统的横纵耦合振动研究 |
2.1 引言 |
2.2 导轴承动力特性系数计算 |
2.3 推力轴承动力特性系数计算 |
2.4 导轴承和推力轴承动特性系数的非线性特性 |
2.5 数值模拟及结果分析 |
2.5.1 基本数据及计算过程 |
2.5.2 非线性动力特性系数 |
2.5.3 推力轴承对轴系横纵耦合振动响应的影响 |
2.5.4 推力轴承对轴系稳定性的影响 |
2.6 小结 |
3 电磁与密封作用对水电机组振动的影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 考虑不平衡电磁拉力的偏心转子非线性振动分析 |
3.2.1 系统运动微分方程的建立 |
3.2.2 运动微分方程的无量纲化 |
3.2.3 系统的稳定性判别 |
3.2.4 数值模拟结果与分析 |
3.3 电磁刚度和密封刚度对轴系统临界转速的影响 |
3.3.1 线性密封刚度 |
3.3.2 非线性密封刚度 |
3.3.3 导轴承刚度 |
3.3.4 计算结果与分析 |
3.4 小结 |
4 水电站机组与厂房耦联振动特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 考虑厂房耦联作用的机组轴系统动力特性研究 |
4.2.1 机组动荷载特性 |
4.2.2 轴系动力反应计算模型及计算方法 |
4.2.3 计算结果分析 |
4.2.4 轴系自振特性计算 |
4.3 机组动荷载对厂房作用方式及其施加方法研究 |
4.3.1 机组动荷载的分配及传递 |
4.3.2 机组动荷载的施加 |
4.3.3 油膜和机架支臂的模拟 |
4.3.4 计算方案 |
4.3.5 计算结果与分析 |
4.4 流道脉动压力荷载施加方式研究 |
4.4.1 水轮机压力脉动的荷载特性 |
4.4.2 厂房结构自振特性和共振复核 |
4.4.3 厂房结构动力分析 |
4.5 小结 |
5 水电站机组与厂房现场振动测试与分析 |
5.1 引言 |
5.2 景洪水电站工程概况 |
5.3 测试方案和测试系统 |
5.4 实测振动数据分析及振动评价 |
5.4.1 机组及厂房结构的振动评价标准 |
5.4.2 机组振动分析 |
5.4.3 厂房结构振动及与机组振动关系分析 |
5.4.4 水力振动传递规律分析 |
5.4.5 机组及厂房结构的振源识别 |
5.5 厂房结构有限元数值反馈计算 |
5.5.1 机墩刚度复核 |
5.5.2 机墩振幅计算 |
5.5.3 水力脉动响应计算 |
5.6 小结 |
6 水电站机组轴系统动态参数识别研究 |
6.1 引言 |
6.2 模态参数识别 |
6.2.1 时域识别方法 |
6.2.2 含噪声信号定阶方法研究 |
6.2.3 算例分析 |
6.2.4 景洪水电站机组轴系模态参数识别 |
6.3 轴承油膜动态特性系数识别 |
6.3.1 识别方法 |
6.3.2 景洪水电站机组轴承油膜动态参数识别 |
6.4 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士期间发表论文及科研情况 |
创新点摘要 |
致谢 |
作者简介 |
四、水轮发电机组支承结构静动力分析(英文)(论文参考文献)
- [1]水电站机组与厂房耦联结构螺栓连接传力机理及振动特性影响分析[D]. 陈浩禾. 大连理工大学, 2019(02)
- [2]高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究[D]. 王鸿振. 天津大学, 2019(06)
- [3]大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动测试与分析[D]. 崔琦. 武汉大学, 2019(06)
- [4]水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究[D]. 张智敏. 武汉大学, 2019(06)
- [5]水电站机组轴系及其支承体系和厂房结构耦合振动分析[D]. 屈海涛. 大连理工大学, 2018(02)
- [6]考虑厂坝相互作用的坝后式电站厂房结构特性及抗震研究[D]. 傅丹. 武汉大学, 2015(07)
- [7]水电站蜗壳结构承载机理与地下厂房动力特性研究[D]. 郝军刚. 武汉大学, 2016(06)
- [8]水轮发电机组轴系非线性动力特性分析[D]. 张雷克. 大连理工大学, 2014(07)
- [9]推力轴承三维热弹流润滑性能及其振动噪声特性研究[D]. 黄滨. 浙江大学, 2013(08)
- [10]水电站机组及厂房结构耦合振动特性研究[D]. 宋志强. 大连理工大学, 2009(07)