基于試驗(yàn)的攔污柵的激振分析及體型優(yōu)化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展，解決電網(wǎng)的調(diào)峰容量已成為當(dāng)前電力生產(chǎn)中的緊迫問題，大規(guī)模開發(fā)大、中型抽水蓄能電站是緩解這一問題的有效途徑。然而，由于抽水蓄能電站有發(fā)電和抽水兩種基本功能，這種具有較大而又極不均勻流速的雙向水流沖擊攔污柵時(shí)，極易使柵條或整扇攔污柵產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致破壞。因此研究抽水蓄能電站攔污柵在流激作用下的動(dòng)力特性和激振動(dòng)力反應(yīng)性狀，并采取相應(yīng)的抗振措施，保證抽水蓄能電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 本文以在建蒲石河抽水蓄能

2、電站的攔污柵工程為依托，通過水彈性模型試驗(yàn)和有限元數(shù)值分析兩種手段來研究攔污柵的流激振動(dòng)，并對(duì)該攔污柵進(jìn)行了體型優(yōu)化。主要工作和成果包括以下幾個(gè)方面： (1)對(duì)攔污柵進(jìn)行了水彈性模型試驗(yàn)。首先對(duì)模型試驗(yàn)中所應(yīng)用的相似理論、模型比尺、應(yīng)變測點(diǎn)布置、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)工況等進(jìn)行了闡述，對(duì)模型材料進(jìn)行了研究，確定了基本符合相似比的試驗(yàn)材料。其次進(jìn)行了水彈性模型試驗(yàn)，對(duì)模型試驗(yàn)采集到的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了攔污柵的薄弱環(huán)節(jié)，估算了攔污柵的

3、疲勞壽命。再次，分析了應(yīng)變的功率譜密度，探討了攔污柵振動(dòng)的振源所在。 (2)對(duì)攔污柵進(jìn)行了模態(tài)和迫振分析研究。首先利用Levin公式對(duì)單根柵條的自振頻率進(jìn)行了理論求解，然后對(duì)Levin公式進(jìn)行了修正，和數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，并給出了最大撓度的估算方法；其次，建立攔污柵的三維有限元模型，進(jìn)行了模態(tài)分析，研究了攔污柵自振頻率和振型，結(jié)合水彈性模型試驗(yàn)所得的攔污柵的優(yōu)勢頻率，分析了攔污柵的共振情況；再次通過溝通水流脈動(dòng)力-測點(diǎn)動(dòng)應(yīng)變

4、-等效均布荷載三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，近似地模擬了流場，比較了數(shù)值計(jì)算所得應(yīng)變的最大值和方差和試驗(yàn)所得結(jié)果的差別，論證了數(shù)值計(jì)算的可行性。最后，對(duì)攔污柵進(jìn)行了迫振數(shù)值計(jì)算，分析了攔污柵的位移、應(yīng)力和加速度的峰值分布特點(diǎn)，給出了攔污柵的設(shè)計(jì)思路。 (3)對(duì)攔污柵進(jìn)行了體型優(yōu)化研究。為了避免共振，需提高攔污柵的自振頻率。本次研究增加弱加勁和強(qiáng)加勁兩種加斜撐方案，進(jìn)行模態(tài)分析后，三種方案對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，兩種新增方案雖然增加了不少鋼材，但是效