液固耦合对水轮机固定导叶振频振型的影响

通过对固液界面的压力和法向加速度的分析，并引入虚功原理的附加质量，得到弹性体在液体中的结构方程，并应用此方程对水轮机[固定导叶在水中的固有频率和固有振型进行解析，对固定导叶在运行过程中产生的共振进行了分析及预测。     

单塔悬索桥的结构参数对动力特性的影响分析

根据空间有限元计算模型，采用混合结构形式，以沙县单塔悬索桥为研究对象，利用子空间迭代法计算分析了恒载、垂跨比、加劲梁刚度、塔的刚度对单塔悬索桥动力特性的影响，并比较了单塔与双塔悬索桥动力特性的区别，综合了单塔悬索桥的动力特性，为推广和发展此类悬索结构提供了设计理论依据     

PC斜拉式桁架梁桥动力特性

基于有限元理论，以某PC斜拉式桁架梁桥为工程实例，采用等效有限元法，建立三维有限元模型，对该结构进行动力计算分析。研究了桥墩刚度、横系梁刚度、桁架片刚度、桥墩高度、桥面宽度等参数对结构动力特性的影响，通过对结构的自振振型及频率进行相应分析，得出结构参数变化对结构的横向刚度、竖向刚度、纵向刚度和扭转刚度及其他动力特性的影响程度及规律。结果表明：桥墩的高度及刚度很大程度上决定了结构的纵向刚度，而横系梁的刚度是影响结构的横向刚度及抗扭刚度的主要因素。     

薄壁钢箱梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算

大跨度桥梁动力特性分析中主梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算是个难点,本文介绍了利用ANSYS有限元软件计算扁平钢箱梁截面的扭转常数和翘曲常数的详细步骤,并给出了动力特性分析中计入翘曲扭转刚度的方法.通过实际算例验证了本文介绍的大跨度桥梁主梁扭转刚度计算方法的可行性,并指明了具体实施中的一些细节和技巧.     

几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响

为了研究几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响,分别建立了考虑悬置元件的角变形刚度和发动机前端驱动风扇的传动带弹性约束作用的动力总成-悬置系统的振动分析模型。以几种常见车型为例计算了考虑悬置元件角变形刚度前、后动力总成-悬置系统的固有振动特性,同时计算了系统的各阶固有振动频率关于传动带的等效刚度和安装角度参数的变化历程。结果表明:在考虑角变形刚度前、后,动力总成-悬置系统固有振动特性的变化很小;当传动带的刚度逐渐增大时,系统的最高阶振动模态(以侧倾振动为主)频率显著提高;传动带安装角度的增加使第2至6阶固有振动频率产生较大变化。因此,在动力总成-悬置系统固有振动特性的计算过程中一般可以忽略悬置元件角变形刚度影响;而传动带的弹性约束作用则可能显著影响系统的固有振动特性,在建模和计算的过程中应予以重点关注。     

大跨度钢管混凝土拱桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性（固有频率和振型）是结构动力分析和抗震分析的重要参数。以东莞水道特大桥（主桥）为研究对象,通过建立空间结构模型,计算分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,为该类桥梁的抗震设计研究提供了分析的基础。计算结果表明：该种桥型横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶以拱肋横向振动为主。     

抽水蓄能电站地下厂房楼板结构的动力特性分析

以某电站地下厂房楼板结构为例,采用计算模拟法对抽水蓄能电站常用的板梁和厚板结构进行计算,并对其不同楼板结构的动力特性进行了对比分析.结果表明,当厂房楼板的静力刚度要求较高时(板梁结构静力刚度等效于1.5 m厚板结构),板梁结构自振频率高、动力响应小,其结构形式优于厚板结构;当厂房楼板的静力刚度要求不高时(板粱结构静力刚度等效于1.0 m厚板结构),板梁和厚板结构的动力特性相差不大.     

斜拉网格结构的弹塑性动力响应分析

针对斜拉网格结构体系的弹塑性动力响应问题,阐明斜拉索非线性特性,建立索塔塔柱刚度矩阵,研究空间杆单元恢复力模型及其弹塑性状态转换判定方法,给出临界点处的处理方法和结构弹塑性动力响应的计算策略,数值分析该类结构动力特性及线性和弹塑性振动问题,结果显示,斜拉索的存在提高了结构刚度,可显著改变结构振动特性,竖向地震响应明显大于水平向地震响应,弹塑性位移、内力均大于弹性计算结果。     

悬索桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性反映了桥梁的刚度指标,对于正确地进行桥梁的抗震设计及维护有着重要的意义。文章以四川省江油市哪吒大桥为研究对象,采用《MIDAS/CIVIL2006空间分析软件》,建立该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振频率及相应振型特征,结合计算结果对桥梁的动力特性和刚度特点进行了讨论。分析结果表明：该类型桥型加劲梁刚度较弱,桥梁低阶以加劲梁竖向振动为主。     

考虑楼层刚度的伸臂结构力学性能

针对带伸臂框架-核心筒的结构方案设计提出了一种考虑普通楼层刚度的简化计算方法,并将此方法与有限元模型计算结果进行对比 . 在此基础上对楼层数量、楼层刚度比、伸臂刚度比、伸臂跨度比及高跨比等参数影响规律进行分析,提出了考虑普通楼层刚度的等效核心筒刚度比计算公式,并分析对比了其对伸臂结构动力性能影响规律. 结果表明：简化计算方法与有限元模型计算结果吻合较好,相对未考虑普通楼层刚度情况误差率减小 20%;提出的等效核心筒刚度比公式能较好地估计普通楼层对整体刚度的贡献,能满足工程方案设计精度要求,且拟合的等效核心筒刚度比计算公式能简化结构动力分析,近似估计伸臂结构动力特性,为带伸臂框架-核心筒的结构动力分析提供简单的实用分析方法和理论依据.     

混流式水轮机内部流动的整体解析及气蚀预测

采用计算流体力学方法,将整个水轮机划分为蜗壳、固定导叶叶栅、活动导叶叶栅、转轮和尾水管等几个域,对混流式水轮机进行整体解析,并根据各个域的残差履历,以转轮残差的充分收敛作为迭代计算是否收敛的判据.最后以某水电厂的混流式水轮机作为研究对象,得到了混流式水轮机的静态压力场,并利用压力场预测了转轮叶片出口负压面气蚀的发生时刻及发生部位,所得结果与实际转轮出口负压面气蚀结果一致,表明了文中方法的有效性.     

Dynamic Stresses in a Francis Turbine Runner Based on Fluid-Structure Interaction Analysis

Fatigue and cracks have occurred in many large hydraulic turbines after they were put into production. The cracks are thought to be due to dynamic stresses in the runner caused by hydraulic forces. Computational fluid dynamics （CFD） simulations that included the spiral case, stay vane, guide vane, runner vane, and draft tube were run at various operating points to analyze the pressure distribution on the runner surface and the stress characteristics in the runner due to the fluid-structure interactions （FSI）. The dynamic stresses in the Francis turbine runner at the most dangerous operating point were then analyzed. The results show that the dynamic stresses caused by the hydraulic forces during off-design operating points are one of the main reasons for the fatigue and cracks in the runner blade. The results can be used to optimize the runner and to analyze other critical components in the hydraulic turbine.     

岩滩水电厂水轮机转轮动应力测试

通过动应力测试,得出水轮机转轮叶片的动应力变化规律,结果表明：动应力过大是引起岩滩水电厂３＃机组转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。     

新型海上风机浮式平台运动的频域分析

以5,MW 风机为模型,概念性地设计了一种新型海上风机浮式平台。基于三维势流理论和 Morison 经验公式,利用 HydroD 软件计算了浮式平台的水动力系数;根据悬链线理论,编程计算了系泊系统提供的回复刚度;考虑风机与平台、系泊系统与平台之间的耦合以及黏性阻尼的影响,在频域范围内编程计算了风机系统的运动响应,得到新型浮式平台的幅频响应曲线,并在此基础上研究了波浪入射角、水深等因素对浮式平台运动的影响。结果显示,在波浪角为0°时运动响应最大,且浮式平台更适用于较大水深。     

含沙水流中水轮机导叶的设计研究

依奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用相对阻塞和相对抽吸的观点对含沙水流中水轮机导叶进行设计。经模型试验表明,与传统方法设计的导叶相比,用本文提出的方法设计的导叶在含沙水流中运行时,水力效率高,耐磨蚀。     

高水头水电站技术供水系统用水轮机代替减压阀的试验研究

利用水力模拟试验，研究了西南某高水头水电站机组技术供水系统用水轮机代替减压阀的问题。用水轮机代替减压阀，在水轮机转轮后面串联长的供水管路系统和用水设备，是一种新的装置、试验表明，这种装置仍然能像通常水轮机那样在任何导叶开度下稳定运行，水轮机在飞逸情况下不会出现供水管路中水压过高现象。用水轮机代替减压阀的方案是可行的。     

水电机组效率的神经网络算法

水电站优化运行要求具有连续水位和导叶开度下的效率特性曲线。对此提出用BP神经网络方法计算机组效率，并建立了BP神经网络模型，以现场效率试验数据作为样本进行训练，并用训练好的网络计算该机组的效率。网络的训练速度及计算结果表明，该算法收敛速度较快，精度高，为计算水电站任意水头及导叶开度下的机组效率提供了新思路和新方法，可用于指导水电机组的优化运行。     

水轮机流场可视化系统设计

根据水轮机结构特点，开发了模块化、人机对话式的三维水轮机流场可视化系统。对固定导叶、活动导叶、蜗壳、转轮及尾水管五大部件设计了相应的数据存储格式、数据处理系统、功能模块、用户界面和图形编辑系统。系统管理采用命令文件树结构的设计方法，使开发和使用具有灵活方便的特点。水轮机流场可视化系统实现了对水轮机各过流部件的流场特性、效率特性、空蚀特性及水流稳定性的图形显示功能。     

基于刚度及经济的CFRP与钢组合拉索设计理论

基于钢斜拉索、碳纤维增强塑料(CFRP)斜拉索适用跨径研究结果,针对1 400~2 800 m主跨斜拉桥整体刚度不足提出一种新型结构方案,即基于刚度及经济性能的CFRP与钢组合拉索方案.该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,将２种材料高强轻质及弹性模量高的优点进行组合,以充分提高斜拉索的等效刚度,进而提高斜拉桥的整体刚度.详细介绍该组合方案设计思路与方法,通过比较等效刚度以及经济性能给出２种材料斜拉索推荐组合比例.最后,通过一座1 400 m主跨CFRP与钢组合拉索斜拉桥试设计说明该方案相对传统方案整体刚度上的优势,证明其工程应用的可行性,是主跨为1 400~2 800 m斜拉桥的优选方案之一.