水电站进水塔动水压力研究和探讨

基于理想流体,将进水塔简化成水中悬臂梁体系,推导了其受迫振动时的动力响应方程,给出了进水塔内外表面动水压力的解析表达式。与有限元法、水工抗震规范公式计算结果进行了对比,分析验证了该方法在进水塔结构上的适用性及准确性。结果表明:动水压力表达式与结构振型密切相关。该方法的动水压力曲线趋势与有限元方法相似,均在水面以下某深度处迅速变大及达到最大值后曲线值减小弯回,两者最终在塔体底部收于相近的值;最大值大于有限元法,其最大值处曲线折回明显,幅度较大。弹性模量和进水塔高度对动水压力的曲线形态和数值有重要影响。同时,输入激励荷载的频率对动水压力影响巨大,尤其频率与进水塔某阶频率相近时会导致动水压力的异常增大。该方法对分析进水塔动水压力具有参考价值。     

基于流固耦合的某水电站进水塔参数的敏感性分析

为了探讨流固耦合算法与附加质量算法对于高耸进水塔的地震响应区别,以某水电站进水塔为例,研究塔间连接梁和塔背回填混凝土之间的参数敏感度,对塔间连接梁和塔背回填混凝土进行分析.结果表明:回填混凝土和塔间连接梁截面积二者的组合削弱了前两阶频率的差异,但并未对后5阶频率产生较大影响.     

坝体与库水的流固耦合分析

基于流固耦合分析方法,分别应用势流模式和位移模式2种流体单元模拟库水,并与传统的附加质量方法模拟库水的方法做了比较,结果显示该方法可行;相比附加质量方法,流固耦合方法与理论解更为接近,其中位移模式流体单元对单元形态要求较高。对库水截取区域的敏感性分析表明,流体区域选取3～5倍坝高可以得到较为满意的结果。以重力坝的不同坝顶宽度为例,讨论了需要考虑库水可压缩性的条件,这些成果为后续工作奠定了基础。     

混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应

基于对 3座拱坝现场迫振实验的理论分析 ,论证了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其实现条件 ;基于波传播理论提出了水库边界反射吸收参数的算法 ;论证了模型试验用于动水压力测试的局限性 .研究表明 ,高混凝土坝特别是高拱坝的抗震分析中在一定条件下应考虑可压缩性 ,但动水压力量值不会达到无限大     

地震作用下拱坝--库水耦合振动动水压力分析

拱坝在地震作用下，受库水、基岩以及不均匀变化谷壁等的影响，动态特性十分复杂。尤其大型的高拱坝，振动频率底，径向变位大，库水对坝体振动的影响变得更加重要。本文结合小湾电站２９０米高拱坝，在考虑坝水流固耦合振动影响下，分析和计算了拱坝上游坝面承受的动水压力，并特别对自由表面重力波的影响问题、库底压力 的吸收问题、水体性的影响以及库水域的有效影响范围等进行分析。     

采用ANSYS计算进水塔地震动水附加质量的方法研究

进水塔内外的动水压力在塔体地震作用中占有重要比例,因此在进水塔地震作用效应的动力分析中必须考虑塔体和内外水体的动力相互作用。在ANSYS中动水压力是以附加质量的形式通过其内置的质量单元MASS21施加在塔体上。MASS21单元具有6个自由度,在每个坐标方向上可以定义不同的附加质量和转动惯量,然后通过实常数施加到模型中,如此就涉及到附加质量的方向取舍问题,即附加质量如何与地震作用方向相匹配,不同的计算方法会对结果产生较大的影响。文章以某岸塔式进水塔为例,对动水附加质量采用不同方法施加后塔体的动力响应进行对比研究,以探求一种合适的计算方法。     

基于流固耦合的平板闸门动水关闭过程数值模拟

闸门动水关闭是一个复杂的物理过程,在此过程中的水动力特性及闸门本身结构特性易受到多种因素的综合影响.针对平板闸门动态关闭过程,采用动网格技术、RNG k-ε紊流模型及VOF自由水面处理技术三者相结合的方法建立了三维非定常水气两相流模型,在此基础上,进一步结合流固耦合方法针对不同因素综合影响下闸门的形变、等效应力的变化规...     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究.以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动...     

两种动水压力模型重力坝地震动力损伤比较分析

采用基于位移格式的流体单元与弹塑性损伤本构的固体单元分析了坝体—水库耦合系统在强震下库水对重力坝的动力响应、坝体内部应力分布以及损伤的影响。对流固耦合模型与附加质量模型的坝体损伤分析结果进行比较发现,附加质量模型不仅对上游坝面的动水压力有放大作用,而且对坝体的其他动力响应,如位移、加速度,也有不同程度的放大作用。同时,附加质量模型对地震中坝体内部应力及损伤也有一定的放大作用。可见,流固耦合模型分析大坝—水库系统相互作用更接近现实情况。     

基于SAP2000的进水塔结构静力弹塑性分析

结合工程实例,采用SAP2000中的框架单元和分层壳单元对进水塔结构进行Pushover分析和比较,表明两种单元均能较好的模拟结构的弹塑性特性;通过对Pushover分析与非线性时程分析结果的对比,发现两种方法的计算结果能吻合较好,所以Pushover方法可以对进水塔结构在罕遇地震作用下的抗震性能做出合理的评价?     

ABAQUS软件在高进水塔动力分析中的应用

结合进水塔工程实例,利用大型商业有限元分析软件ABAQUS完成了进水塔的动力分析,着重研究了进水塔结构的自振特性和地震响应,验证了进水塔的强度要求,分析了进水塔结构的抗倾覆及抗滑移稳定性。在计算结果的基础上并提出了设计修改意见,为工程设计提供了依据。     

百色水利枢纽进水塔结构抗震分析研究

用空间三维有限元方法对百色水利枢纽进水塔结构进行抗震分析研究，用直接滤频法按顺河向和横河向分别求出了进水塔前六阶自振频率和振型。在此基础上，采用完全二次型组合法对进水塔结构的地震响应进行了详细的分析研究，研究中考虑了塔架，底板与地基的动力相互作用，并考虑了水体的动力影响，最后对进水塔结构考虑动荷载，静荷载共同作用下的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性进行了分析研究，结果表明，按目前设计方案进水塔结构的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性均满足规范要求。     

高进水塔地震波斜波入射有限元分析

在水工结构抗震动力分析中,反应谱和时程分析都是基于地震波垂直入射来考虑地震荷载的影响,而实际地震波的传播方向往往是斜波入射。斜入射地震波会引起地面运动的非一致变化,从而对结构产生很大的影响。基于波动理论和黏弹性人工边界波动输入方法,采用有限元模拟地震波斜波入射,并比较在45°斜波入射情况下进水塔与基岩接触的上游建基面、塔背回填混凝土与塔身接触位置等关键部位的顺水流向和竖向加速度、位移、应力时程曲线,结果表明,采用黏弹性人工边界等效荷载方法可以实现地震波斜入射的输入,计算结果与理论分析结果一致。     

引水管道闸门的动水荷载特征与破坏分析

针对引水管道内压力波动诱发强烈振动问题，研究了水电站或泵站蝶阀开启状态时所承受的水流时均和脉动荷载特性，计算了水力诱发阀门的振动响应，分析了阀门锁轴等构件的疲劳效应和阀门突然关闭对管道阀门门体的影响，研究成果可为工程设计和安全运行提供依据。     

三座店水库运行50年后取水塔含沙量数值模拟分析

三座店水库所属河流含沙量高,工程建成运用后河道的水沙条件将会发生改变,可能会影响整体河势调整和行洪能力。为准确掌握库区泥沙淤积状况,采用 Delft3D 三维水动力泥沙输移数学模型,对水库运用50年后取水塔各层取水窗口的含沙量进行数值模拟,分析含沙量与流速、含沙量持续时间等特征关系。模拟结果表明：水库运用50年后,左、右泄洪洞和取水塔的含沙量大于原地形含沙量;50年一遇频率洪水含沙量较100年和20年高,垂线平均含沙量由大到小依次为右洞、左洞、取水口;50年系列大于3 kg／m3的含沙量持续时间不超过23．5 d 。     

小湾水电站坝下水垫塘动水冲击压力问题研究

通过对小湾水垫塘多方案整体、局部模型，动、定床试验研究，探讨了其动水冲击压力与冲探的关系，以及动水冲击压力允许值问题。     

守口堡水库泄洪冲沙底孔进水塔结构分析计算

采用平面刚桁架结构力学方法,对守口堡水库泄洪冲沙底孔进水塔结构进行分析计算,为进水塔结构设计提供依据。     

进水塔蓄水期温度场及温度应力ANSYS分析

结合某水库进水塔两种蓄水方案,应用参数化设计语言APDL对ANSYS进行了二次开发,完成了其蓄水期温度场和温度应力的仿真分析。分析表明:两种方案温度应力均小于混凝土极限拉应力。方案一蓄水期最高温度为27.953℃,最大温度应力为1.91 MPa,均大于方案二,方案二更有利于结构整体安全运行。