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灯泡贯流式水电站厂房结构振动特性研究

作　者: 张婷婷
导　师: 徐国宾
学　校: 天津大学
专　业: 水利水电工程
关键词: ANSYS软件贯流式水电站振动流固耦合附加质量支撑结构
分类号: TV731
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国具有丰富的低水头水力资源,且大多分布在中东部对电能需求高的经济发达地区。随着我国高水头水力资源的大力开发利用,可供开发的高水头水力资源所剩不多,因此低水头水力资源的开发日益受到人们的重视。理论与实践证明,贯流式水轮机组是开发低水头水电站最为适合的机组。贯流式水电站厂房是河床式厂房的一种,本身既是发电建筑物,又是挡水建筑物,因此厂房结构的稳定性十分重要。结构与机组的耦联振动问题也一直是研究的重点,水力因素又是非常重要的振源,因此研究水流与结构的相互作用非常有必要。本文以某贯流式水电站厂房结构为研究对象,利用三维有限元软件ANSYS建立了厂房结构模型,分析了水体对结构自振特性的影响,对结构在静力荷载和动力荷载作用下的受力情况进行了分析。主要研究内容如下:(1)在水电站厂房结构自振特性的计算中,计算了结构的干模态和湿模态。在湿模态计算中,对流道充水、溢流面充水和两者均过水三种工况分别进行了计算。计算中,首先采用流固耦合的方法,根据流固耦合方法计算的数值和振型图,利用附加质量法不断试算,直到两种方法所得频率值相差不多且振型相同时为止,得到适用于贯流式水电站流道的附加质量公式。(2)根据计算的厂房结构的自振特性,对引起水电站厂房结构振动的振源进行分析,得到影响厂房结构振动的主要振源。根据规范,对该厂房结构进行共振校核。(3)对三种工况下的8个剖面进行静力计算,对各个部位的应力情况进行分析。考虑地震对水电站结构的影响,并对这三种工况下8个剖面进行地震响应谱分析,为反映实际情况,将谱分析结果和静力结果进行叠加,分析各个剖面的应力情况。(4)对贯流式机组支撑结构进行谐响应分析。将基础荷载看作是简谐荷载,计算结构在一定频率范围和额定转频、飞逸转频下的位移响应,得到结构主要受力部位的频率-幅值曲线,并对受力情况做研究分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 问题的提出  7-10
  1.2 研究现状  10-13
  1.3 本论文研究的主要内容  13-15
第二章基本理论概述  15-23
  2.1 流固耦合问题  15-20
  2.2 计算理论  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章基于自振特性的流道水体附加质量计算方法研究  23-37
  3.1 工程概况  23-25
  3.2 计算模型及模拟方法  25-27
  3.3 计算结果及分析  27-32
  3.4 厂房结构的振源识别和共振校核  32-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章水电站厂房结构静动力响应分析  37-53
  4.1 厂房结构静力分析  37-42
  4.2 厂房结构地震响应分析  42-47
  4.3 流道支撑结构的振动分析  47-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章结论与展望  53-56
  5.1 结论  53-54
  5.2 展望  54-56
参考文献  56-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

灯泡贯流式水电站厂房结构振动特性研究

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