水下爆破冲击波测试与防护研究

对三峡三期RCC围堰拆除爆破水下爆破冲击波的测试与防护进行了分析研究，得出：炸药绝大部分都用来破碎混凝土，直接作用水体形成气泡的概率减少，所以从测试结果中几乎看不到明显的气泡脉动现象。而水中冲击波较大峰值主要来源于与测线正对着的两个相临堰块，其它与测线夹角较大的堰块产生水击波压力过程不明显，表明水下钻孔爆破从孔口传播的水击波具有很强的方向性。     

九龙江北引二期工程进水口区域爆破振动安全与控制

福建省九龙江北引二期工程存在榆水隧洞爆破开挖与进水口区域混凝土建筑物浇筑并行施工和进口洞脸边坡稳定问题,隧洞爆破振动对新浇筑的低龄期混凝土建筑物的质量影响和进口边坡安全稳定危害引起建设方的高度重视.在隧洞爆破施工过程中采用爆破振动监测方法,获得了隧洞爆破时的爆破振动衰减规律和进口边坡的响应特点,掌握了进口闸室与沉沙池混凝土浇筑部位的最大振动强度和振动分布规律,依照各监控部位的爆破振动控制标准,提出了符合现场施工且确保爆破振动安全的施工方案和控制措施.     

平面闸门门槽对闸孔脉动压力影响的试验研究

平面闸门具有结构简单、运行可靠等优点,但是相对于弧形闸门平面闸门具有闸门槽。当平面闸门在启闭时或正常工作时水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。而闸门槽破坏了闸下水流流道的连续性,使得闸下水流脉动压力更为复杂。利用压力脉动传感器通过试验方法对闸下水流脉动压力进行研究。分别在闸门有槽和无槽条件下对闸门中断面底部测点以及闸门侧断面底部测点进行试验分析。对试验数据进行系统性分析可得到闸下水流脉动压力概率密度属于正态分布,闸门有槽条件下闸门底部测点水流脉动压力大于闸门无槽条件下闸门底部测点水流脉动压力等结论。试验结论为研究平面闸门门槽对闸下水流脉动压力的影响提供依据。     

水工弧形闸门流激振动的改进简化力学模型

对弧形闸门危害性的流激振动进行振动控制，其中前提之一是对闸门模型做适当的简化。利用三维有限元方法计算的结构动力特性与简化结构动力特性相等的原则修正弧形闸门简化力学模型，并确定了等效的弧形闸门三维简化结构模型和系统参数。分析和计算表明，建立的简化三维力学模型较好地反映了弧形闸门结构的动力特性和随机脉动压力下的振动反应，可用于安装阻尼器的弧形闸门的智能控制设计。     

高滩水电站混凝土围堰爆破拆除施工

混凝土围堰拆除施工，直接关系到电站的经济效益及建筑物的安全，采取底部水平预裂及梯段微差爆破技术，实践说明是一种比较成功的施工方案。     

离心泵进水口形式设计及其对振动噪声的影响

为了研究离心泵进口形状对振动噪声的影响,在保证泵体和叶轮几何参数不变的情况下,改变离心泵进水口形式,从试验与数值模拟2个方面对进水口诱导离心泵振动进行研究．采用RNG k －ε模型分别对进口改进前后的离心泵进行全流道稳态及非稳态数值模拟,分别获得2种进口形式离心泵的稳态速度及非稳态压力脉动特性,对其进行对比分析,并测量了不同进水口形式下模型泵机脚的振动信号,对振动信号数据进行处理,以验证仿真结果及修改离心泵进水口所产生的振动影响．结果表明：改进离心泵进口,对其进口及叶轮蜗壳内压力速度分布有一定改善,直进式离心泵比预旋式离心泵对流场影响更小,叶轮及蜗室内各个监测点压力脉动也有所减小,经试验验证机脚振动响应减小了约5 dB．     

考虑地基辐射阻尼的灯泡贯流泵房水力振动分析

根据测点的脉动压力时程,构造整个流道的脉动压力场,通过三维有限元数值模拟对淮阴三站泵房进行了水力振动时程分析,计算了新型的灯泡贯流泵房的动力响应.与常规无质量地基模型的计算结果作对比,考虑地基辐射阻尼会使泵房的动力响应值最大降低50%左右,地基辐射阻尼对淮阴三站动力响应的影响比较显著.同时,根据相关控制标准,对泵房振动进行评价,为工程抗振设计提供依据.     

考虑地基辐射阻尼的灯泡贯流泵房

根据测点的脉动压力时程，构造整个流道的脉动压力场，通过三维有限元数值模拟对淮阴三站泵房进行了水力振动时程分析，计算了新型的灯泡贯流泵房的动力响应。和常规无质量地基模型的计算结果作对比，考虑地基辐射阻尼会使泵房的动力响应值最大降低50%左右，地基辐射阻尼对淮阴三站动力响应的影响比较显著。同时，根据相关控制标准，对泵房振动进行评价，为工程抗振设计提供依据。     

水下斜拉闸门故障的处理

保山市有一部分水库由于上游水土流失,水库的斜拉闸门在水下经常被淤泥淤埋,造成钢绳及闸门耳环被拉断,斜拉闸门无法放水的严重故障。在处理这类事故时,我们有过一次教训。1973年5月,城郊公社孝感泉水库卧管被杂物堵塞,潜水员将卧管的全部放水口打开后,管道仍不流水。由于该水库涵洞小,无法在涵洞内进行处理,只好采用爆破方法进行处理。爆破后,进水口至卧管部位的水工     

水轮发电机组上机架共振分析及补气减振

对Himmelti电站水轮发电机组进行了稳定性试验研究,发现机组上机架在特定负荷时振动严重超标.根据实测的试验数据分析了发电机上机架振动信号与蜗壳进口、顶盖和尾水管压力脉动信号的关系,并对上机架和定子机座整体进行了动力特性分析,提取了该整体结构的固有频率,发现由于水轮机压力脉动在该负荷时的频率与上机架结构的固有频率接近,从而引起了上机架结构的共振.为寻求减振方案,还对机组进行了补气试验,即从水轮机顶盖向转轮内补入高压空气.实测补气后机组的压力脉动信号和振动信号,对蜗壳进口、顶盖和尾水管压力脉动信号进行频谱分析,发现引起机组上机架结构共振的频率成分消失,机组的整体振动幅值也大大减小.根据电站的实际情况提出了可操作的补气减振方案,即采用在原有自然补气阀下侧接入压力补气管的处理方案,方案实施后电站运行记录显示,机组在该负荷区域运行时,无共振现象发生.     

自动滚筒闸门水动力特性实验研究与数值模拟

采用模型实验与数值模拟结合的方法对闸孔出流、绕流工况闸门压力分布、脉动特性、流场特性进行了分析。闸门压力分布曲线呈"M"型,迎水面水压力大于背水面水压力,且与上游水深正相关,闸门迎水面90°及背水面225°为压力极大值点。157°~202°、225°~360°为负压区,闸底180°及背水面270°为压力极小值点,闸底180°负压较大。压力脉动主频49.8 Hz为轴流泵转轮叶片频率,次主频0.3 Hz由闸底紊动强度较大的涡旋及负压产生,沿闸体迎水面向上游传递,脉动压力能量分布频域逐渐变窄、振幅逐渐减小、紊动强度逐渐降低。     

斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响

为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟．采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响．数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小．研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考．     

金安桥水电站初次蓄水对导流洞稳定性影响的计算分析

金安桥水电站下闸蓄水后，陡升的库水位将对导流洞结构稳定造成不利影响。为保障堵头封堵前的导流洞结构稳定性，运用三维弹塑性损伤有限元，在模拟进水口边坡及导流洞开挖支护的基础上，计算汛前下闸水位时的岩体渗流场，对导流洞围岩和衬砌在岩体渗流作用下的结构稳定性进行复核分析。分析结果表明，导流洞的围岩稳定性在蓄水后仍有保障，衬砌结构受力较小，现有环向配筋满足结构内力要求，但在进水口变截面和导流洞变截面部位沿水流方向的拉应力较大，使得衬砌出现开裂。进一步分析表明，上述区域的开裂范围有限，对整体衬砌结构影响较小。     

考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

研究设计了一种新型泵闸组合闸门结构。为避免新型闸门结构低阶自振频率落在水流脉动荷载高能区内而引发共振,建立水体-泵闸组合闸门结构耦合模型,采用ANSYS软件分析结构的动力特性变化规律,分析了闸门上、下游水位及门体结构上潜水泵布置方案等因素的影响。结果表明:随着水位的升高和闸门开度的减小,结构自振频率显著降低;闸门的第一阶振型由沿竖向的整体振动,逐渐转变为面板顺水流方向的弯曲振动;水泵安装个数越多,泵闸组合闸门结构自振频率越低,将水泵集中布置于门叶中部时有利于均衡结构各部位的振动特性,可为该新型泵闸组合闸门结构的设计提供依据。     

中部引黄工程取水口预留岩坎围堰拆除爆破设计

针对中部引黄工程取水口预留岩坎围堰周边环境复杂、距建(构)筑物近和岩坎采用钢管桩加固的特点,采用减震孔、预裂孔和主炮孔相结合、分区单耗、分段装药、控制单段药量、非电毫秒雷管延时起爆的一次性整体爆破拆除方案。对减震孔、预裂孔和主炮孔的爆破参数分别进行了设计,对爆渣块度按照≤50 cm的要求进行了控制及预测。通过控制最大单段药量对保护对象的振动安全进行了校核,并制定了相应防护措施。本次爆破过程岩坎破碎均匀,未见飞石,未对周边建(构)筑物造成破坏,总体效果较好。     

混流泵内流场压力脉动特性研究

基于RANS方程和SST湍流模型,应用SIMPLEC算法,对混流泵内流场进行非定常数值模拟,分析了不同流量工况和不同转速工况时混流泵内4个代表性监测面上压力脉动的时域和频域特性.取非定常计算的功率平均值与试验值对比,证明该数值模型可较准确描述泵内流场特征.结果表明:混流泵内最大压力脉动在叶轮进口,从轮毂到轮缘脉动幅值递增;在叶轮进口和叶轮出口压力脉动频率主要为叶轮叶频,而导叶中间和导叶出口压力脉动频率与流量工况相关;偏离最优工况越远脉动越大,偏小流量对叶轮进口压力脉动影响明显;不同转速时最优工况压力脉动频率成分相似,脉动幅值随转速增加而增加.     

新政航电泄洪弧形闸门水动力特性

水流诱发闸门振动是水利工程中一项重要研究课题，根据闸门流激振动水弹性试验模拟原理，结合嘉陵江新政航电泄洪弧形闸门设计了水弹性模型。并在此基础之上进行了不同开启程度的闸门水动力荷载测量试验以及流激振动应力、位移响应试验，并对该闸门进行了动力安全分析，提出了避免闸门产生有害振动措施和建议。     

曹娥江大闸消力池底板水跃脉动压

消力池底板属轻型结构，其结构的振动、抗冲、稳定等均与底板水跃区的水流脉动强度直接相关。利用DJ800型多功能监测系统对曹娥江大闸试验研究推荐的消力池底板脉动压力特性进行试验研究，得出水跃脉动荷载、脉动频率的沿程分布特征，以及脉动幅值的概率分布规律，并对消力池底板的最不利动力荷载和共振问题进行了定量分析，成果可供类似工程参考。     

引水隧洞掘进爆破对地面工程振动影响与监测

针对九龙江北引二期改造工程引水隧洞开挖爆破施工中爆破振动进行监测,研究爆破地震波给洞口地面工程带来的振动安全影响。通过对振动监测数据的回归分析,得到了隧洞爆破振动传播衰减规律。同时,根据振动监测成果,结合隧洞爆破开挖施工特点,确定了进水口区域地面工程的施工程序,使各重要部位的爆破振动控制在了安全范围以内。在此基础上,对洞口边坡上的实测爆破振动信号进行频谱分析,研究了边坡上爆破振动信号的能量分布特性,并分析了地形地质条件对爆破地震波传播的影响特点。     

轴伸贯流泵多工况下的压力脉动特性

为了研究轴伸贯流泵在不同流量工况下的压力脉动特性,应用计算流体动力学软件对泵内流场进行数值计算,揭示不同流量工况下泵内压力脉动的变化规律,并利用真机进行压力脉动测试以验证数值计算方法的可靠性.结果表明:机组各监测面的压力脉动都具有一定的周期性,转轮处波峰和波谷与转轮叶片数相关,压力脉动主频为叶频;前导叶进口截面压力脉动主频为转频;在小流量工况下,流动较为紊乱,压力脉动抖动明显;转轮出口截面由于受动静干涉影响,流动紊乱,尤其在小流量工况下,压力脉动峰值最高为设计工况的12倍;在导叶进口以及导叶出口处监测点的压力脉动频域中出现了撞击和回流诱导的低频信号,低频段频谱复杂,出现明显的抖动.