一、虚拟仪器技术在水轮机压力脉动测试中的应用（论文文献综述）
拜景茂[1]（2021）在《混流式水轮机尾水管压力脉动影响因素的试验研究》文中认为近年来,随着水电机组单机容量的扩大,水轮机运行稳定性问题愈来愈受到重视。尾水管压力脉动是造成机组运行不稳定问题的主要原因之一,它会引发机械振动,破坏水轮机部件,影响机组稳定运行。本文研究内容如下:（1）从理论层面阐述了尾水管压力脉动的形成机理,并对几种可以有效改善尾水管压力脉动的措施进行了说明。（2）结合某电站机组扩容工程的混流式水轮机模型试验,制定了由不同型式泄水锥与一种补气架组成的七种试验方案（初选方案）,并在三种特征水头下（28.1m、38m、43m）,研究了压力脉动幅值随流量的变化情况。通过不同方案之间的对比发现,补气架和补气架+冰锥型泄水锥这两种方案的压力脉动幅值较低。（3）对以上筛选的两种方案进行优化改进,重新设计了新型的补气架和泄水锥,并制定了两种新方案:补气架3和补气架3+泄水锥8。对两种新方案进行比较试验,选择压力脉动幅值最小的方案作为最终方案。在最终方案的基础上,研究了水头对压力脉动幅值的影响;进行了尾水管补气试验,研究了补气量对压力脉动幅值的影响。（4）在最终方案的基础上,采用Lab VIEW软件对28.1m、32m、38m、43m四个水头下的几个压力脉动幅值较大的工况点进行时频域分析。
毛息军[2]（2021）在《复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究》文中认为水轮发电机组在强大且复杂的水力、电场和磁场等因素的共同作用下,将产生十分复杂的振动,进而给机组自身的安全稳定运行带来巨大的安全隐患。尤其是机组运行在非设计工况下时水流激励还具有显着的非平稳特性,导致机组的振动变得更加复杂,并且加之机组每个单元之间不可避免地存在着相互联系、互相影响的关系,使得水轮发电机组在运行中还常常表现出一些难以解释的异常行为。因此,为了提高水轮发电机组运行的安全性、稳定性和可靠性,开展在复杂水流激励影响下机组的动态特性及其运行可靠性问题的研究工作是十分必要的。本文主要内容包括:首先,考虑轴承系统对机组的影响把机组主轴系统简化为集中参数模型,引入发电机气隙磁场能,采用平板壳单元模拟机组的转轮叶片,综合运用刚体动力学和弹性动力学相关理论建立水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学一般模型,然后由拉格朗日方程推导机组动力学方程表达式。其次,通过分析不同工况下水轮发电机组的水流激励特性,基于虚拟激励法构建适用于模拟不同工况下作用在水轮发电机组上的随机水流激励的数学模型,再根据所建立的水轮发电机组集中参数-有限元混合动力学模型,应用随机振动理论探明不同工况下机组的动力学特性,揭示机组振动特性与结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并通过实例对不同工况下的水流激励特性和机组动力学特性进行分析,为研究机组的运行可靠性奠定理论基础。然后,根据水轮发电机组各部位的振动幅值应控制在一定限值之内的安全可靠运行准则,构造各部位振动的极限状态控制方程,应用首次超越可靠度理论,分别建立额定负荷工况、部分负荷工况和超负荷工况下水轮发电机组的可靠性模型,在此基础上建立复杂工况下水轮发电机组可靠性综合评估模型。最后,通过实例探究机组运行可靠性与各结构参数、材料参数、水力参数之间的内在关系,并运用Monte Carlo Simulation（MCS）法对所建可靠性模型的可行性和有效性进行验证。
张文鹏[3]（2021）在《进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究》文中研究表明轴流泵具有提水量大、适用扬程低和结构相对简单等优点,被广泛应用于广大平原和低洼地区跨流域调水、灌溉、排涝和市政工程的低扬程泵站中。在进行轴流泵设计时,通常假定叶轮进口水流无旋,但由于受到现场安装和运行条件的限制,大部分泵站的轴流泵进口都存在进水漩涡。由于进水漩涡在进入叶轮前就已经产生,不仅会引起叶轮进口流态紊乱,使泵装置效率下降、噪声增加,严重时还可能吸入气体,甚至造成机组不能运行。因此,消除或减轻进水漩涡对轴流泵的危害,有利于实现泵机组安全、稳定和高效运行的设计目标,而继续研究进水漩涡与轴流泵之间的相互作用关系是消除进水漩涡所带来危害的必要前提。为了研究进水漩涡在轴流泵内部的传播和演化过程,揭示进水漩涡与高速旋转叶轮内流场之间的干涉规律,建立起进水流态与轴流泵装置性能之间的联系,本论文采用理论分析、模型试验和数值模拟相结合研究方法,对轴流泵及泵装置在有、无进水漩涡条件下的流动现象及水力特性进行研究。通过能量试验得到进水漩涡对轴流泵及泵装置外特性的定量影响,采用高速摄像机追踪记录了进水漩涡在叶轮进口的行进和演变过程,借助非接触式的LDV流场测试技术对比分析了进水漩涡对流场的扰动情况;最后通过数值模拟研究了进水漩涡条件下的轴流泵及泵装置内部三维非定常流动特性,对比分析了不同涡识别准则在旋转叶轮内的适用性。获得的主要成果如下:1.阐明了轴流泵叶轮进口流态均匀的重要性,检验并修正了进水流态评价标准。以带有肘形进水流道的立式泵装置和带有竖井进水流道的卧式泵装置为研究对象,分别将相同尺寸的进水流道剖分成三种不同尺度的网格,并检验叶轮进口的轴向流速分布均匀度、速度加权平均角和进水流道水力损失等常用评价指标对网格尺度的依赖性。结果表明,当前常用的轴向流速分布均匀度公式对网格依赖性强,修正后的公式极大地降低了对网格尺度的依赖;进水流道网格尺度会影响叶轮叶片头部的压力分布;在工程应用中的进水流道也应该剖分足够细密的网格以更准确的反映细部流动。2.提出在叶轮进口安装漩涡发生器来产生可以相对稳定进入叶轮的进水漩涡,并进行了有、无进水漩涡条件下的轴流泵能量特性试验和叶轮进口及叶轮内的流速场测试试验,通过高速摄像机记录了不同工况和不同时刻进水漩涡在叶轮进口的形态及演变过程。轴流泵模型试验结果表明,安装漩涡发生器后的外特性曲线相对于安装前均整体向下偏移,相同尺寸的漩涡发生器会使较高转速时轴流泵的能量性能下降更严重。漩涡发生器可以在叶轮进口诱导产生扰乱流场的进水漩涡,进水漩涡可以较稳定地进入叶轮。漩涡发生器对流场的扰动能力与流量工况密切相关,流量越小,对流场的扰动越弱;但小流量的进口回流与漩涡发生器的扰动会相互作用,在不同的位置,诱导漩涡既有可能抑制回流,也有可能促进回流。不同转速时,进水漩涡附近的水流不符合相似律。3.开展了有、无进水漩涡条件下轴流泵内部三维流动定常和非定常的数值模拟,补充了模型试验研究进水漩涡在叶轮内演变的不足。数值模拟结果表明,由漩涡发生器产生的进水漩涡与进水池中附底涡在形态和压力梯度分布特点上均具有较好的相似性,通过在叶轮进口安装漩涡发生器来研究进水漩涡与轴流泵叶轮的相互作用关系是可行的。Q准则和Liutex准则在叶轮内的涡识别结果十分接近,由Q准则得到的涡形态更光滑、平顺,但对阈值的变化不敏感,而Liutex准则可以减少叶片表面处的剪切污染,还可以同时识别到强涡和弱涡。进水漩涡进入叶轮后迅速被旋转的叶片切断,且切断后的漩涡强度逐渐减弱;进水漩涡与叶轮相互干涉,当监测点处的进水漩涡速度方向与主流运动方向一致时,对该点处的水流有促进作用,当监测点处的诱导进水漩涡速度方向与主流运动方向相反时,对该点处的水流有抑制作用。数值模拟结果的准确性得到了模型试验外特性和内流场的双重验证。4.分析了进水漩涡对轴流泵装置整体性能及各过流部件水力性能的影响,建立了进水流态与泵装置整体性能之间的联系。通过轴流泵装置模型试验外特性结果和压力脉动试验结果分别验证了数值模拟定常计算和非常计算结果的可靠性。通过改变漩涡发生器径向尺寸,诱导产生不同强度的进水漩涡,从而改变叶轮进口流场的紊乱程度。泵装置外特性受进水流态的影响明显,进水流态越差,相应的泵装置性能下降越严重,并且流量越大,进水流态对泵装置性能的影响越显着;进水漩涡诱导的压力脉动主要为低频,且存在与叶轮频率相同的脉动成分,表明进水漩涡与叶轮旋转作用相互干扰。
宋希杰[4]（2020）在《轴流泵进水池附底漩涡动力特性及诱导压力脉动研究》文中提出本文针对轴流泵装置进水池中易发生有害漩涡的问题,采用V3V体三维激光流速测试系统对轴流泵装置喇叭管下方附底漩涡从初生到消失演化全过程的流速场进行测量,同时采用VOF法对进水池内漩涡流动进行数值模拟,分析附底漩涡演化过程中附底漩涡的动力学特性。对进水池内有无漩涡时轴流泵装置不同断面位置进行压力脉动实验测量。探究附底漩涡诱导的压力脉动特性,建立了附底漩涡诱导压力脉动数学模型。提出采用流体体积分数显示涡管形态的方法。根据附底漩涡动力学特性变化规律,提出了新的消涡抑涡措施。采用V3V体三维速度场测试系统对进水池内喇叭管下方附底漩涡从发生到消失完整期内的体三维速度场进行动态测量,采用VOF法对进水池轴流泵装置进行定常计算和非定常计算,对漩涡整个发展空间的动力学特性进行分析并采用实验结果进行验证。采用高速摄像机对附底漩涡演化发展全过程进行了动态拍摄,得到附底漩涡不同时刻涡管的真实形态。通过分析漩涡核心区流动过程和附底漩涡涡管的动态变化,揭示了附底漩涡的演化过程分为初生、发展、保持、溃退、消失五个阶段。对附底漩涡核心区的速度梯度、涡动能、漩涡强度、压力分布、压力梯度和涡核内压力等动力学特性进行分析,揭示了附底漩涡演化过程中不同阶段的动力学特性变化规律。附底漩涡演化过程中漩涡区伴随着速度梯度和压力梯度的不断变化。附底漩涡的强度随时间先增大,在保持阶段达到最大,然后迅速减小,附底漩涡溃退消失速率大于形成发展速率,与斯托克斯定理中漩涡演化过程相反。附底漩涡核心区的速度梯度最大、压力梯度最小,附底漩涡周围速度梯度小、压力梯度大。涡核内的压力随时间先缓慢减小,然后迅速增加。在进水池底部与喇叭管之间涡核内压力缓慢减小,漩涡进入喇叭管后涡核内压力急剧减小。采用高速摄像机拍摄对漩涡发生频率进行统计,附底漩涡在漩涡集中发生的时间段附底漩涡的发生频率1.2Hz-2.6Hz之间,可以认为进水池内附底漩涡的发生频率为低频脉动。针对附底漩涡诱导泵装置内压力脉动的问题,在进水池底部漩涡发生区域、叶轮进口、叶轮出口及导叶出口安装压力脉动传感器,对泵装置内有无漩涡时的进行压力脉动测量。分析了有无漩涡时轴流泵装置不同位置的压力脉动特性。无论轴流泵装置内有无漩涡,轴流泵装置中压力脉动的主要激励源为叶轮的旋转作用。漩涡发生时进水池底部漩涡区压力脉动时域曲线形态相对于无漩涡时曲线形态不规则,压力脉动幅值为无漩涡时压力脉动幅值的1.98倍。无漩涡时叶轮进口单个叶轮旋转周期内压力脉动的波峰波谷数与叶片数相等,有附底漩涡时波峰波谷数大于叶片数。附底漩涡对叶轮进口和进水池底部压力脉动特性影响大,对叶轮出口和导叶出口的压力脉动特性影响较小。根据毕奥-萨瓦尔定律建立了附底漩涡诱导压力脉动的数学模型,得到附底漩涡诱导压力脉动的变化规律,并得到了实验结果的有效验证。附底漩涡诱导的压力脉动强度随时间以三角函数形态呈周期性变化。对轴流泵装置不同位置压力脉动频域特性进行分析,进水池底部的压力脉动主频为2倍叶轮转频,叶轮进口主频均为4倍叶轮转频,叶轮出口和导叶出口压力脉动主频均为2倍叶轮转频。当漩涡发生时在进水底部漩涡区和叶轮进口漩涡区1倍转频内存在较强的低频脉动。附底漩涡诱导的压力脉动为低频脉动,该泵装置中附底漩涡诱导频率为2.12Hz,根据固体力学原理,低频脉动的频率一旦与泵装置的固有频率接近就会诱导机组产生共振,这是漩涡发生时机组出现强烈的振动和噪声的原因。采用实验测量速度场结果和数值模拟结果分析了各种涡判据的适用条件和局限性。流体力学中普遍使用的Ω准则、Ω准则、λ2准则、△判据、螺旋度准则等速度场判别法更多的是基于二维速度场建立的,难以判断真实的涡管。根据涡管内的气液分布特性提出了流体体积分数显示漩涡涡管形态的方法与实验情况漩涡形态更相符,气液分界为涡管壁,比其他涡判据相比更加清晰、更加准确。分析了喇叭管悬空高对漩涡特性的影响。设计了 0.7D、0.5D、0.4D三个不同悬空高方案。计算结果表明,悬空高降低后,漩涡发生频率增加,漩涡强度也会增加,漩涡持续时间增加,持续时间分别为0.6s、1.1s、1.5s,涡核内的压力减小,涡核内最低压力分别为-1.5kPa、-3.2kPa、-5.8kPa但是不同悬空高下附底漩涡特性变化趋势一致。设计了带消涡叶片的消涡导轮,消涡导轮轮毂和消涡叶片均为抛物线状,有效抑制和消除旋涡的发生发展。分析了不同叶片数的消涡效果,当消涡叶片数量为4片时,在导轮轮毂上还存在一些附壁涡;当消涡叶片数为8片时,虽然能够消除附底涡,但是导轮产生了较大的水力损失,降低了泵装置运行效率。当消涡叶片数量在6片时,导轮附近无漩涡,泵装置运行效率提高1.0-1.3个百分点。叶轮进口压力脉动强度降低近10个百分点。
王鸿振[5]（2019）在《高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究》文中指出随着水电事业的发展,水轮发电机组的单机容量和额定水头逐渐增大,水电站厂房中水力荷载、电磁荷载和机械荷载的作用相应增强,水电站厂房的结构振动现象愈发突出。国内外多个水电站都出现过不同程度的振动安全问题。本文从水电站机组与厂房结构的耦合关系、不同振源荷载对厂房结构振动的贡献程度、多机组间厂房结构振动的影响等问题出发,通过原型观测、理论推导和数值模拟仿真等手段,对高水头水电站厂房结构的耦合振动特性开展系统研究,主要工作及成果如下:（1）建立了机组与厂房结构的耦合振动分析模型,系统研究一高水头水电站机组与厂房结构的耦合振动特性。通过模型响应与实测振动校核,验证了耦合振动分析模型的合理性和准确性。基于耦合模态分析和响应计算发现机组和厂房结构的第一阶振型表现为发电机转子、上机架、定子机架和风洞围墙的联合水平振动,自振频率为8.4Hz;机组和厂房结构各节点在水平向的相互耦合作用比较显着,呈现分层耦合的特点。基于荷载和结构刚度开展敏感性分析,发现了机组轴系及厂房结构的竖向振动对实测水力荷载中不同频率成分的敏感性差异;研究了轴承刚度和磁拉力刚度等参数对机组和厂房结构振动的不同影响。（2）基于原型观测分析,结合信息熵方法和数值模拟技术对高水头水电站厂房结构的振动特性开展了进一步研究。通过对水电站厂房结构进行振动测试,分析了不同结构测点的振动规律。基于长时间低频监测数据的信息熵特征,研究了不同厂房结构与机组振动的相关性差异,量化分析了不同荷载对厂房结构振动的贡献程度,发现水力荷载在振动剧烈的低负荷工况下作用最显着,单独贡献占比达到76.7%。最后基于有限元模型对极限工况水力荷载作用下的厂房结构振动进行研究,得到不同结构振动强度的分布规律。（3）综合运用现场实测、理论推导和数值模拟等手段,对水电站厂房结构振动在机组间的传播问题开展系统研究。通过理论分析推导了机组间结构振动的传播公式,揭示了不同方向和不同频率振动在多机组段间的传播规律。研究发现横河向振动在相邻机组间的振动传播比例为17%到25%左右,强于顺河向振动和竖向振动;低频水力荷载与转频荷载引起结构振动的传播比例基本相当。最后应用有限元模型得以验证。
张智敏[6]（2019）在《水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究》文中研究指明随着水电站装机容量、发电水头的不断增大,水电站厂房的安全稳定运行面临着新的挑战。对于充水保压蜗壳,钢蜗壳与外围混凝土之间存在初始保压间隙,这种间隙伴随着运行期水头的不同而发生变化,直接影响蜗壳内水压力的外传机制,从而对蜗壳结构的承载特性和结构性能起着至关重要的作用。此外,在水电站运行期间,由于发电水头、流量及导叶开度的变化,水轮机不可避免地会偏离最优工况,导致流道内出现脱流、空化以及涡带等现象,进而产生压力脉动,引起水电站厂房结构和机组的振动。而在当前国际能源结构调整的背景下,风电、光伏等新能源与核电并网运行,水电作为调节性电源需要承担更多的调峰调频任务,水电站的运行条件也越来越复杂,振动问题也越来越引起学术界和工程界的关注。针对上述问题,本文结合实际工程对以下几个方面开展研究,并取得了相应的成果:（1）为研究充水保压蜗壳间隙演变机理,采用了一种新的充水保压蜗壳全过程仿真模拟方法,通过某充水保压蜗壳模型试验成果从间隙值和接触状态、钢蜗壳与钢筋应力、机墩座环位移、混凝土开裂损伤等方面对该模拟方法进行了全面的验证,并在此基础上从保压间隙的时空分布规律、保压间隙对外围混凝土的影响、座环水平面不平衡力等方面对充水保压蜗壳的接触传力特性进行了分析。结果表明,充水保压蜗壳全过程模拟方法计算结果与试验结果规律一致,数值基本吻合,体现了该方法的合理性和准确性,并避免了以往人为修正混凝土内边界可能会出现的混凝土内表面穿透钢蜗壳表面的现象;卸压后形成的保压间隙较大的区域主要分布在钢蜗壳腰部和顶部,内水压力未达到保压水头时,钢蜗壳进口断面外侧区域、鼻端上部区域率先闭合,达到保压水头时蜗壳进口拐弯区域内侧和蜗壳末端外侧尚未闭合;蜗壳进口边界形式为伸缩节时,设置止推环有利于延缓保压间隙在进口外侧、45°方向外侧和蜗壳鼻端内侧区域的闭合时间,能明显改善保压间隙的闭合特性,钢蜗壳进口与钢管直连的边界形式也能起到与止推环类似的效果。（2）为研究水电站厂房水力振源特性,基于计算流体动力学理论,采用RNG k-?模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮、尾水管全流道内水体在不同水头工况下的流动特性进行了计算分析。基于水轮机三维非定常湍流计算结果,对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法。结果表明,蜗壳区域水流比较顺畅,该区域的脉动压力通常是无叶区、转轮区甚至尾水管区域产生的脉动压力向上游传播产生的;水轮机流动系统中转动部件与静止部件之间的动静干涉会导致脉动压力中出现叶片频率或其倍频;整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83Hz和1.02Hz,即1/5倍和1/4倍转频,受尾水管低频涡带向上游传播影响,无叶区和蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要作用。（3）过去,水轮机转轮及流道设计与厂房结构土建设计一般都是分开进行的,没有很好地结合在一起。为了将水轮机流场计算和厂房结构计算相结合,以期实现基于流固耦合的水电站厂房结构流激振动特性分析,探讨并推导了C2紧支径向基函数插值耦合矩阵,并基于此建立了水电站厂房全流道-结构流固耦合分析模型,以此来分析或预测水电站厂房水力振动。结果表明,C2紧支径向基函数无论是在流体向结构传递数据,还是在结构向流体传递数据过程中均体现出了明显的精度优势;以C2紧支径向基函数插值法为基础建立的流固耦合界面数据传递模型从理念上和实际效果上均适用于大规模复杂流固耦合的计算,其对网格依赖度低的特点可以充分结合现有的水轮机流场计算和厂房结构计算从而实现流体与结构的耦合;最小水头工况下由于导叶开度相对较大,水流进入转轮区域时的相对速度与转轮叶片骨线形成一定的冲角,脉动压力相比于最大水头工况和设计水头工况要大,厂房结构振动响应也相对较大。（4）为研究水电站厂房水力振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,并沿着蜗壳/尾水管-厂房、转轮-轴系-机架基础-厂房这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析,最后分析了钢蜗壳在水力振动作用下的金属疲劳。结果表明,轴向水推力主要引起铅直向的振动,特别是机墩处的振动,蜗壳/尾水管-厂房这条振动传递路径主要引起厂房结构的整体振动,其产生的振动响应是最直接也是最明显的,是厂房振动的主要诱因;从预测的疲劳寿命数量级看,钢蜗壳在静水压力循环荷载和脉动压力循环荷载作用下发生疲劳破坏的可能性较低。
孙世博[7]（2019）在《抽水蓄能电站厂房楼板振动测试与数值分析研究》文中研究指明抽水蓄能电站由于高转速、高水头、抽水和发电工况频繁变换等特点,机组和厂房振动问题比常规电站更为突出。而且厂房振动是“结构-水力-机械-电磁”等多种因素联合作用、共同激发的综合响应。目前主要通过模型试验,数值模拟计算和现场实测等方法来研究厂房的振动,但是目前引起振动的机理仍然不明确,而且也没有统一的关于楼板的振动控制标准。为了探究某抽水蓄能电站在多种工况下楼板振动的规律,本文通过现场实测楼板在开机和关机、抽水及调相、不同负荷稳态运行和甩负荷、事故停机等工况下楼板的振动,分析研究振动加速度、速度和位移的时域和频域。通过有限元软件ANSYS,采用谐响应方法模拟计算厂房振动,并与实测结果对比分析。主要内容和成果包括:（1）整体而言,在稳态工况下,楼板的振动较小;而在非稳态工况下,楼板的振动较大。75%和100%甩负荷过程和抽水事故停机过程尽管仅持续几秒时间,但是由于其产生的振动很大,应该尽量避免在该工况运行,以免楼板发生破坏。水轮机层和中间层的振动较大,而蜗壳层和发电机层的振动较小。（2）振动加速度,振动速度和振动位移的规律既有相同之处,又有不同之处。在不同负荷稳态运行工况下,随着低频频率占比的增大,振动相关量的最大值出现的位置大致呈现逐渐降低的现象。在不同甩负荷工况下,振动随着所甩负荷的增加而增大,且最大值大多出现在水轮机层。（3）振动加速度的频率组成以高频频率为主,主要是两倍转轮叶片频率（112.5Hz）;振动位移以低频频率为主;而对于振动速度,其主要频率既包括高频频率,也包括低频频率。从三维谱阵图可以看出,对于稳态工况,其频率组成随着时间的变化很小,频率组成非常稳定。而对于非稳态工况,频率组成非常复杂,并且随着其过程的进行,其频率组成不断变化,振动幅值也剧烈增大。从100%甩负荷工况的三维谱阵图中可以看出水轮机转速的变化过程。（4）根据模型水轮机脉动压力试验结果,设计了六种数值计算方案,通过分析发现各计算方案结果的数值和规律与实测方案都存在一定差异。应该深入研究模型水轮机与原型水轮机在脉动压力方面的相似关系,并优化数值模拟计算方案,采用更为合理的时程动力响应分析方法。通过振动云图可知,现场测试所选的测点位置不一定是振动最大的位置,在将来的现场测试中应该优化测点的布置。
刘卓[8]（2019）在《高水头水电站超标振动特性与开机优化控制研究》文中研究指明水电站的安全稳定运行一直是人们所关心的问题,为此国内外制定了相关标准对水力发电机组关键部位的振动限值作出了具体规定。当机组在不推荐的运行区内或在开机等过渡工况下运行时,容易发生超标振动,这会对水电站造成危害甚至引发严重的安全事故,如萨扬水电站“8·17”事故发生时其水轮机顶盖轴承振幅超出了规范允许值的4倍。本文通过原型观测、理论推导和数值计算等手段对超标振动特性进行了系统分析,并对机组的开机过程进行优化控制研究,取得的主要成果如下:（1）开展水力发电机组超标振动的类型识别与响应特性研究。首先提出了机组超标振动的分类及其识别方法;然后对一高水头水电站全年时间内的机组振动进行识别分析,结果表明固定负荷工况的超标时间最长,共持续了779min,最大振动双幅值为294μm,是规范允许值70μm的4.2倍,开机是振动幅度最大的超标振动类型,最大振动双幅值达到582μm,是规范允许值70μm的8.3倍;分析了各类型超标振动发生时的水头及负荷特征;最后建立了一个水轮机效率拟合公式并加以验证。（2）基于提出的振动信号处理新方法开展固定负荷工况下水电站厂房结构振动特性研究。首先针对实际工程对水电站厂房结构的振源进行理论计算及实测分析,确定了主要振源成分;然后应用提出的针对非平稳信号的自适应变分模态分解方法AVMD与针对平稳随机信号的基于自相关函数的子信号标准差计算方法详细分析了多振源混叠作用下厂房结构振动随水头及负荷的变化规律;最后建立了强度-关联度指标评价各振源在厂房结构振动中的重要程度。（3）对水力发电机组开机过程进行单目标及多目标优化控制研究。首先分析了开机过程中厂房结构振动的时频特性,确定了厂房结构的最大振动发生在导叶开启至导叶回调的过程中;然后在考虑机组速动性与水力稳定性的基础上,分析了开环开机过程的3个影响因素与4个控制指标之间的相关性;针对实际工程应用遗传算法对机组开环开机过程进行单目标优化控制研究,得到的结果可以在不延长开机时长的情况下,将最大压力波动降低14.9%;最后应用带精英策略的非支配排序遗传算法对开环开机过程进行多目标优化控制研究,并提出了Pareto二次占优解集优化方法,其所对应的开机过程可将最大压力波动降低18.36%～31.14%,开机时长缩短1.13%～19.63%。
王芳芳[9]（2019）在《超声波测流的误差控制及其LabVIEW应用》文中指出水轮机的效率是水电经济运营的重要指标,其数值即使0.1%的提升,也能大幅提高经济效益。对水轮机进行效率测试试验除了能掌握机组运行情况,还便于及时对运行做出调整,以尽可能保证其在高效率区域工作。而流量测量是效率试验中的重点内容,也是最难进行的项目,其准确性对效率试验测试结果有着决定性的作用,且测量精度及误差构成尚无有效的校验方法。本文以水力机组效率试验基本原理及方法入手,重点针对其中的流量测量进行了分析,最终选取时差法超声波测流方式来进行研究。通过推导该方法下的流量公式发现其误差与管道内径D、声路角θ、超声波在水中的速度c及流量系数K有关,因此根据影响因素建立了测流误差描述模型,提出了一种基于流量测量理想系统来进行误差分析的量化方法,分析了各项参数测量误差对系统综合误差的影响,针对影响较大的主导因素提出了相关控制方法,并对系统综合误差的控制进行了分析。在明确整个机组效率试验过程的基础上,采用测试系统与计算机计算相结合的虚拟器来为水力机组的效率测试提供平台。在此基础上借助LabVIEW相关平台建立一套基于超声波测流法的水轮机效率测试系统。最后,根据效率试验结果对提出的超声波测流方法的误差控制进行了验证,并初步证明其可行性,为后期超声波流量计的研究和设计提供了一定的指导作用。而效率测试的开发和运用对于水利资源的利用、水电厂经济效益的提升和实现发电机组及电网更好地运行都有很好的参考价值。
董杨[10]（2017）在《基于LabVIEW的水轮发电机组振动监测系统设计》文中提出随着我国大力发展水电事业,水力发电在电力系统中所占比例越来越多,水电站的安全稳定运行显得尤为重要。在设计、制造、安装及运行等因素的影响下,水轮发电机组都会产生不同程度的振动现象。一方面,当机组的振动超出允许范围时,将会严重影响机组安全稳定运行及供电质量;另一方面,水轮发电机组运行状态的信息约80%都能通过机组的振动信号反映出来。因此,通过对机组振动信号的实时监测与分析,是判断机组运行状态及故障诊断的重要方法之一。本文将虚拟仪器技术应用于水轮发电机组振动监测中,以LabVIEW软件为平台,结合相应硬件,开发了水轮发电机组振动的实时监测系统,有效改善了传统水轮发电机组振动监测系统所存在的开发成本高、周期长等问题。本文首先介绍了水轮发电机组振动监测的研究背景及意义,以及目前国内外相关领域的研究进展情况,分析了LabVIEW软件的特点,以及应用在机组振动监测上的优势,并根据所开发系统的要求,进行了相关硬件的配置,重点阐述了系统软件部分中数据采集、信号的分析与处理等模块的开发过程以及系统的优化,并结合实例对系统进行测试。实例测试表明,该系统具有操作灵活、精度高、界面友好、开发周期短、维护费用低等特点,拥有良好的应用前景,并为相关水轮发电机振动监测系统开发提供参考。
二、虚拟仪器技术在水轮机压力脉动测试中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、虚拟仪器技术在水轮机压力脉动测试中的应用（论文提纲范文）
（1）混流式水轮机尾水管压力脉动影响因素的试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 尾水管压力脉动国内外研究现状 |
| 1.2.1 主要研究方法 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 尾水管压力脉动形成机理及改善措施 |
| 2.1 尾水管压力脉动形成机理 |
| 2.1.1 尾水管涡带成因 |
| 2.1.2 尾水管涡带形成条件和不同形态 |
| 2.1.3 尾水管压力脉动形成机理及衡量方法 |
| 2.2 改善尾水管压力脉动的措施 |
| 2.2.1 补气 |
| 2.2.2 加装或改进导流装置 |
| 2.2.3 加装同轴扩散管 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 初选方案压力脉动幅值特性分析 |
| 3.1 模型试验台概况 |
| 3.1.1 试验台简介 |
| 3.1.2 试验台主要参数 |
| 3.1.3 试验台数据采集与测量系统 |
| 3.1.4 试验参数定义 |
| 3.2 初选试验方案介绍 |
| 3.2.1 原型电站概况 |
| 3.2.2 模型水轮机主要参数 |
| 3.2.3 初选方案介绍 |
| 3.3 不同水头下压力脉动幅值随流量变化情况 |
| 3.3.1 压力脉动幅值特性分析方法 |
| 3.3.2 38m水头压力脉动幅值变化情况 |
| 3.3.3 28.1m水头压力脉动幅值变化情况 |
| 3.3.4 43m水头压力脉动幅值变化情况 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 优化方案压力脉动幅值特性分析 |
| 4.1 优化方案介绍 |
| 4.2 优化方案比较试验 |
| 4.2.1 28.1m水头下优化方案比较试验 |
| 4.2.2 38m水头下优化方案比较试验 |
| 4.2.3 最终方案的确定 |
| 4.3 最终方案下的尾水管压力脉动试验 |
| 4.3.1 压力脉动幅值与水头的关系 |
| 4.3.2 补气试验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 尾水管压力脉动时、频域分析 |
| 5.1 压力脉动时、频域分析手段 |
| 5.1.1 快速傅里叶变换基本原理 |
| 5.1.2 采样时间和采样频率的选取 |
| 5.2 Lab VIEW简介 |
| 5.2.1 Lab VIEW概述 |
| 5.2.2 Lab VIEW菜单 |
| 5.2.3 Lab VIEW程序的基本组成 |
| 5.2.4 压力脉动试验程序 |
| 5.3 不同水头下f_1/f_n与出力的关系 |
| 5.4 不同水头下的压力脉动时频图 |
| 5.4.1 28.1m水头下压力脉动时频图 |
| 5.4.2 32m水头下压力脉动时频图 |
| 5.4.3 38m水头的压力脉动时频图 |
| 5.4.4 43m水头的压力脉动时频图 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的学术论文及其他成果 |
| 在学期间参加专业实践及工程项目研究工作 |
| 致谢 |
（2）复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 水轮发电机组水流激励特性研究现状 |
| 1.2.2 水轮发电机组动力学特性研究现状 |
| 1.2.3 水轮发电机组振动可靠性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 水轮发电机组动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮发电机组力学模型 |
| 2.3 水轮发电机组动力学模型 |
| 2.3.1 主轴系统集中参数模型 |
| 2.3.2 叶片弹性体有限元模型 |
| 2.3.3 机组集中参数-有限元混合动力学模型 |
| 2.4 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.4.1 水轮发电机组系统总动能 |
| 2.4.2 水轮发电机组系统总势能 |
| 2.4.3 水轮发电机组动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮发电机组水流激励特性研究 |
| 3.2.1 额定负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.2 部分负荷工况下水流激励特性 |
| 3.2.3 超负荷工况下水流激励特性 |
| 3.3 复杂水流激励下机组振动特性研究 |
| 3.3.1 水轮发电机组固有特性 |
| 3.3.2 水轮发电机组动态方程解耦变换 |
| 3.3.3 不同工况下水轮发电机组动态响应特性 |
| 3.4 机组水流激励特性实例分析 |
| 3.4.1 机组水流激励特性仿真分析 |
| 3.4.2 机组水流激励特性试验分析 |
| 3.5 机组动态响应特性实例分析 |
| 3.5.1 机组动态响应特性仿真分析 |
| 3.5.2 机组动态响应特性试验分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 复杂水流激励下水轮发电机组可靠性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构功能函数 |
| 4.3 不同工况下机组的可靠性模型 |
| 4.3.1 额定负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.2 部分负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.3 超负荷工况下的可靠性模型 |
| 4.3.4 复杂工况下的可靠性模型 |
| 4.4 机组运行可靠性实例分析 |
| 4.4.1 机组失效概率仿真分析 |
| 4.4.2 机组运行可靠性仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 5.3 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（3）进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 漩涡机理研究 |
| 1.2.2 漩涡条件下旋转机械性能研究 |
| 1.2.3 进水漩涡及消涡措施研究 |
| 1.2.4 水泵内流场测试研究 |
| 1.2.5 漩涡发生器及其诱导漩涡研究 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轴流泵叶轮进口的流态评价 |
| 2.1 进水流态均匀的重要性分析 |
| 2.2 进水流态控制 |
| 2.3 进水流态评价与修正 |
| 2.4 工程应用验证 |
| 2.4.1 研究对象介绍 |
| 2.4.2 数值计算方法 |
| 2.4.3 模型试验验证 |
| 2.4.4 数值模拟与模型试验结果对比 |
| 2.4.5 立式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.4.6 卧式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 进水漩涡对轴流泵性能影响的试验研究 |
| 3.1 泵段试验系统介绍 |
| 3.2 漩涡发生器介绍 |
| 3.2.1 安装漩涡发生器的原因 |
| 3.2.2 漩涡发生器尺寸 |
| 3.3 漩涡入流能量特性试验 |
| 3.3.1 能量特性试验仪器介绍 |
| 3.3.2 能量特性试验方法及不确定度分析 |
| 3.3.3 能量特性试验结果分析 |
| 3.4 漩涡入流高速摄像试验 |
| 3.4.1 高速摄像设备介绍 |
| 3.4.2 高速摄像试验方案设计 |
| 3.4.3 高速摄像试验结果分析 |
| 3.5 漩涡入流LDV试验 |
| 3.5.1 LDV测试原理 |
| 3.5.2 LDV测试系统介绍 |
| 3.5.3 LDV测试参数设置 |
| 3.5.4 LDV测试精度 |
| 3.5.5 LDV测点布置 |
| 3.5.6 LDV测试结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 进水漩涡对轴流泵性能影响的数值模拟研究 |
| 4.1 研究对象及内容 |
| 4.2 数值模拟参数设置 |
| 4.3 数值模拟结果的可靠性验证 |
| 4.3.1 外特性结果的对比验证 |
| 4.3.2 可视化流场结果对比验证 |
| 4.3.3 流速场结果对比验证 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 进水漩涡动力特性分析 |
| 4.4.2 涡和涡的识别 |
| 4.4.3 进水漩涡随叶轮旋转的形态变化分析 |
| 4.4.4 进水漩涡与叶轮的干涉作用分析 |
| 4.4.5 进水漩涡结构分解 |
| 4.4.6 进水漩涡对流场的扰动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 进水漩涡对轴流泵装置性能的影响研究 |
| 5.1 轴流泵装置介绍 |
| 5.2 数值模拟计算设置 |
| 5.2.1 网格剖分 |
| 5.2.2 数值模拟参数设置 |
| 5.2.3 数值模拟可靠性验证 |
| 5.3 诱导进水漩涡对轴流泵装置的影响分析 |
| 5.3.1 进水流态对泵装置性能的影响分析 |
| 5.3.2 诱导进水漩涡对各过流部件的影响分析 |
| 5.3.3 进水漩涡诱导的压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.1.1 主要成果 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）轴流泵进水池附底漩涡动力特性及诱导压力脉动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外漩涡运动研究现状 |
| 1.2.1 漩涡理论 |
| 1.2.2 漩涡实验研究 |
| 1.2.3 漩涡数值模拟研究 |
| 1.2.4 漩涡的缩尺效应 |
| 1.3 漩涡诱导压力脉动研究 |
| 1.4 水泵进水池附底漩涡消涡措施研究 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 进水池内附底漩涡CFD数值模拟 |
| 2.1 数值模拟计算方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 控制方程离散方法 |
| 2.1.3 紊流数值模拟方法 |
| 2.1.4 紊流模型 |
| 2.1.5 VOF法 |
| 2.2 几何模型建模 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 网格无关性验证 |
| 2.3 定常计算 |
| 2.3.1 边界条件 |
| 2.3.2 流体计算时间尺度设置 |
| 2.3.3 气体域体积无关性分析 |
| 2.3.4 进水池内流动特性分析 |
| 2.4 非定常计算 |
| 2.4.1 非定常计算边界条件 |
| 2.4.2 非定常计算参数 |
| 2.5 数值计算结果实验验证 |
| 本章小结 |
| 第3章 进水池附底漩涡的实验测量 |
| 3.1 轴流泵装置模型实验台 |
| 3.1.1 进水池 |
| 3.1.2实验方案 |
| 3.1.3 测试工况的选择 |
| 3.2 压力脉动实验 |
| 3.2.1 压力脉动实验仪器 |
| 3.2.2 压力脉动传感器安装位置 |
| 3.2.3 压力脉动实验参数设置和操作流程 |
| 3.2.4 压力数据处理方法 |
| 3.2.5 不同流量工况下进水池底部不同时刻压力分布 |
| 3.3 进水池三维速度场的V3V测试 |
| 3.3.1 V3V测试系统简介 |
| 3.3.2 V3V标定系统 |
| 3.3.3 V3V拍摄系统 |
| 3.3.4 V3V实验布置 |
| 3.3.5 V3V测试 |
| 3.4 高速摄像机拍摄漩涡实验 |
| 3.4.1 高速摄像机 |
| 3.4.2 高速摄像机拍摄实验 |
| 3.4.3 不同时刻附底漩涡形态 |
| 3.4.4 附底漩涡发生频率 |
| 3.5 模型试验误差分析 |
| 本章小结 |
| 第4章 附底漩涡动力特性分析 |
| 4.1 漩涡区速度特性分析 |
| 4.1.1 涡核内速度分布(V3V测试结果) |
| 4.1.2 典型断面漩涡区不同时刻的速度梯度分布(V3V测试结果) |
| 4.1.3 同一时刻不同断面漩涡区速度梯度分布(V3V测试结果) |
| 4.1.4 不同时刻不同断面漩涡区速度梯度分布(数值模拟结果) |
| 4.2 附底漩涡的涡动能分布(V3V测试结果) |
| 4.3 漩涡强度变化(V3V测试结果) |
| 4.3.1 典型断面上不同时刻漩涡强度 |
| 4.3.2 相同时刻不同高度附底漩涡强度 |
| 4.4 漩涡区压力特性分析 |
| 4.4.1 漩涡区压力分布(压力脉动实验测试结果) |
| 4.4.2 漩涡区压力分布(数值模拟结果) |
| 4.4.3 涡核内压力分析 |
| 4.4.4 漩涡区压力梯度特性分析(数值模拟结果) |
| 4.5 喇叭管悬空高对漩涡特性影响(数值模拟结果) |
| 4.6 漩涡判别分析 |
| 4.6.1 现存不同涡判据分析 |
| 4.6.2 不同涡判据应用分析 |
| 4.6.3 数值涡管 |
| 4.6.4 流体体积分数判别漩涡 |
| 本章小结 |
| 第5章 附底漩涡诱导轴流泵装置压力脉动 |
| 5.1 附底漩涡诱导压力脉动分析 |
| 5.1.1 毕奥-萨瓦定律(Biot-SavartLaw) |
| 5.1.2 附底漩涡诱导压力脉动理论分析 |
| 5.2 压力脉动数据处理方法 |
| 5.2.1 压力脉动时域特性分析方法 |
| 5.2.2 压力脉动频域特性分析方法 |
| 5.2.3 附底漩涡诱导压力脉动识别 |
| 5.3 漩涡诱导压力脉动时域特性分析(实验结果) |
| 5.3.1 有无漩涡时压力脉动时域特性分析 |
| 5.3.2 附底漩涡诱导压力脉动时域特性 |
| 5.4 附底漩涡诱导压力脉动频域特性分析(实验结果) |
| 5.4.1 有无漩涡时压力脉动频域特性分析 |
| 5.4.2 附底漩涡诱导低频压力脉动特性分析 |
| 本章小结 |
| 第6章 漩涡的抑制和消除措施 |
| 6.1 消涡方案设计 |
| 6.1.1 消涡导轮设计原理 |
| 6.1.2 消涡导轮尺寸 |
| 6.2 数值模拟结果与分析 |
| 6.2.1 各消涡方案的有效性验证 |
| 6.2.2 能量性能分析 |
| 6.2.3 不同方案进水池流态分布 |
| 6.2.4 不同方案叶轮进口流速分布 |
| 6.2.5 消涡方案对水力损失的影响 |
| 6.2.6 压力脉动分析 |
| 6.3 实验验证 |
| 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 1、发表学术论文 |
| 2、授权发明专利 |
| 3、申请发明专利 |
| 4、主持和参与的科研项目 |
| 致谢 |
（5）高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水电站机组振动研究 |
| 1.2.2 水电站厂房结构振动研究 |
| 1.2.3 机组与厂房耦合振动研究 |
| 1.2.4 机组间振动影响及传播研究 |
| 1.2.5 现有研究不足 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 水电站机组与厂房结构耦合振动分析模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合振动结构体系的概化 |
| 2.2.1 耦合振动结构体系竖直方向概化 |
| 2.2.2 耦合振动结构体系水平方向概化 |
| 2.3 耦合振动微分方程的建立 |
| 2.3.1 竖直方向耦合振动微分方程 |
| 2.3.2 水平方向耦合振动微分方程 |
| 2.4 耦合振动分析模型结构参数分析和计算 |
| 2.5 耦合振动分析模型荷载参数分析和计算 |
| 2.5.1 水力荷载 |
| 2.5.2 电磁荷载 |
| 2.5.3 机械荷载 |
| 2.6 耦合振动响应计算及校核 |
| 2.6.1 响应计算 |
| 2.6.2 实测校核 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水电站机组与厂房结构耦合振动模态及响应特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合振动模态分析 |
| 3.3 不同荷载要素与耦合振动响应的敏感性分析 |
| 3.3.1 荷载幅值大小 |
| 3.3.2 荷载频率成分 |
| 3.3.3 荷载相位差 |
| 3.4 不同部位刚度与耦合振动响应的敏感性分析 |
| 3.4.1 竖向刚度 |
| 3.4.2 水平刚度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水电站厂房结构振动特性实测分析与数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 厂房结构振动现场测试分析 |
| 4.2.1 测试概况 |
| 4.2.2 振动位移强度分析 |
| 4.2.3 振动位移频域特性分析 |
| 4.3 厂房结构振动与机组振动的相关性研究 |
| 4.3.1 机组结构振动规律分析 |
| 4.3.2 信息熵方法 |
| 4.3.3 不同测点厂房结构振动与机组振动的相关性分析 |
| 4.4 不同荷载对厂房结构振动的贡献程度分析 |
| 4.5 厂房结构振动安全数值模拟研究 |
| 4.5.1 模态分析及共振校核 |
| 4.5.2 极限水力荷载下的结构振动响应 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 机组间厂房结构振动传播研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 厂房结构振动现场测试 |
| 5.2.1 现场测试概况 |
| 5.2.2 初步测试结果分析 |
| 5.2.3 实测振动传播规律 |
| 5.3 机组间厂房结构振动传播机理 |
| 5.3.1 结构简化 |
| 5.3.2 振动传播模型的构建 |
| 5.3.3 传播规律分析 |
| 5.4 数值模拟和验证 |
| 5.4.1 多机组段有限元模型的构建 |
| 5.4.2 模型计算和分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论与创新点 |
| 6.1.1 主要结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究（论文提纲范文）
| 博士生自认为的论文创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 主要科学问题及国内外研究现状 |
| 1.2.1 水电站厂房蜗壳接触传力 |
| 1.2.2 水电站厂房水力振源 |
| 1.2.3 水电站厂房流固耦合 |
| 1.2.4 水电站厂房蜗壳金属疲劳 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 充水保压蜗壳间隙演变机理研究 |
| 2.1 充水保压蜗壳全过程模拟方法 |
| 2.1.1 全过程模拟方法 |
| 2.1.2 算例验证 |
| 2.2 充水保压蜗壳模拟方法模型试验验证 |
| 2.2.1 模型试验 |
| 2.2.2 有限元数值模拟 |
| 2.3 有限元结果与模型试验结果对比分析 |
| 2.3.1 间隙值和接触状态 |
| 2.3.2 钢蜗壳与钢筋应力 |
| 2.3.3 机墩座环位移 |
| 2.3.4 混凝土开裂损伤 |
| 2.4 蜗壳进口边界形式对间隙的影响机制 |
| 2.4.1 保压间隙的时空分布规律 |
| 2.4.2 保压间隙对外围混凝土的影响 |
| 2.4.3 座环在水平面上的不平衡力 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 水电站厂房水力振源特性研究 |
| 3.1 基于CFD的全流道非定常湍流计算 |
| 3.1.1 控制方程和湍流模型 |
| 3.1.2 动静干涉 |
| 3.2 水力振源分布特性及规律 |
| 3.2.1 叶片频率 |
| 3.2.2 卡门涡与叶道涡 |
| 3.2.3 尾水管涡带 |
| 3.3 不同工况下水力振源流场特性 |
| 3.3.1 水轮机全流道模型及边界条件 |
| 3.3.2 蜗壳及导水机构流场分布特性 |
| 3.3.3 转轮流场分布特性 |
| 3.3.4 尾水管流场分布特性 |
| 3.4 不同工况下水力振源压力脉动特性 |
| 3.4.1 水轮机压力脉动监测点布置 |
| 3.4.2 蜗壳区压力脉动特性 |
| 3.4.3 无叶区压力脉动特性 |
| 3.4.4 尾水管压力脉动特性 |
| 3.5 轴向水推力的脉动特性探讨 |
| 3.5.1 计算方法 |
| 3.5.2 轴向水推力脉动特性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 水电站厂房结构流激振动分析 |
| 4.1 流固耦合数据传递基本原理和实现方法 |
| 4.1.1 耦合数据传递基本原则 |
| 4.1.2 流固耦合数据传递方法 |
| 4.2 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.2.1 C2紧支径向基函数(C2RBF) |
| 4.2.2 计算条件 |
| 4.2.3 数据传递精度和效率的影响因素分析 |
| 4.2.4 C2紧支径向基函数紧支半径选取研究 |
| 4.2.5 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.3 水电站厂房流激振动计算条件 |
| 4.3.1 流场计算模型 |
| 4.3.2 结构场计算模型 |
| 4.3.3 计算方案 |
| 4.4 流场特性分析 |
| 4.4.1 转轮特性比较 |
| 4.4.2 脉动压力特性 |
| 4.5 结构场特性分析 |
| 4.5.1 不同转轮方案下的结构振动 |
| 4.5.2 X型转轮不同水头工况下结构振动 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 水电站厂房水力振动传导机制与蜗壳金属疲劳 |
| 5.1 基于不同传递路径下的厂房结构振动 |
| 5.1.1 计算条件 |
| 5.1.2 不同路径下的厂房结构振动 |
| 5.2 水力作用下的蜗壳金属疲劳特性 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 模型与实现 |
| 5.2.3 静水压力循环荷载下的低周疲劳 |
| 5.2.4 脉动压力循环荷载下的高周疲劳 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果 |
| 1.主要发表论文 |
| 2.专利 |
| 3.软件着作权登记 |
| 4.主要参与的基金项目 |
| 5.主要参与的研究项目 |
| 致谢 |
（7）抽水蓄能电站厂房楼板振动测试与数值分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状与发展趋势 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 基本理论与方法 |
| 2.1 有限单元法基本理论 |
| 2.1.1 单元刚度方程 |
| 2.1.2 总体刚度方程 |
| 2.2 谐响应分析基本理论 |
| 2.3 采样定理与FFT |
| 2.3.1 采样定理 |
| 2.3.2 快速傅里叶变换(FFT) |
| 第三章 机组调试运行振动加速度测试及分析 |
| 3.1 测试工况与测点位置 |
| 3.1.1 工程概况 |
| 3.1.2 测试工况 |
| 3.1.3 测点位置 |
| 3.1.4 振动控制标准说明 |
| 3.2 振动加速度时域分析 |
| 3.2.1 加速度时域图 |
| 3.2.2 加速度特征值分析 |
| 3.2.3 加速度影响因素分析 |
| 3.3 振源与振动加速度FFT分析 |
| 3.3.1 厂房振源分析 |
| 3.3.2 振动加速度FFT分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 机组调试运行振动速度测试及分析 |
| 4.1 振动速度时域分析 |
| 4.1.1 速度时域图 |
| 4.1.2 速度特征值分析 |
| 4.1.3 速度影响因素分析 |
| 4.2 振动速度FFT分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 机组调试运行振动位移测试及分析 |
| 5.1 振动位移时域分析 |
| 5.1.1 位移时域图 |
| 5.1.2 位移特征值分析 |
| 5.1.3 位移影响因素分析 |
| 5.2 振动位移FFT分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 正常运行工况下数值计算与实测结果对比 |
| 6.1 压力脉动计算方案 |
| 6.2 压力脉动谐响应计算云图 |
| 6.3 测点位置计算结果与实测结果对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表文章和参加科研情况 |
| 致谢 |
| 附图 3.2加速度时域图 |
（8）高水头水电站超标振动特性与开机优化控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于水电站状态监测系统的振动特性研究 |
| 1.2.2 固定负荷下不同水头时水电站振动特性研究 |
| 1.2.3 水力发电机组开机过程振动特性研究 |
| 1.2.4 水力发电机组开机过程优化控制研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 高水头水力发电机组超标振动类型识别与响应特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水力发电机组超标振动类型 |
| 2.3 水力发电机组超标振动类型的识别 |
| 2.3.1 识别指标 |
| 2.3.2 识别流程 |
| 2.3.3 识别结果 |
| 2.4 水力发电机组超标振动响应特性分析 |
| 2.4.1 超标振动响应特性分析 |
| 2.4.2 超标振动发生的运行工况参数分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 固定负荷工况下高水头水电站厂房结构振动特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高水头水电站厂房结构振动振源频率分析 |
| 3.2.1 水电站厂房结构振动原型观测试验 |
| 3.2.2 水电站厂房结构振动振源频率理论计算 |
| 3.2.3 水电站厂房结构振动振源频率实测分析 |
| 3.3 多振源混叠的自适应变分模态分解方法AVMD |
| 3.3.1 信号分解方法概述 |
| 3.3.2 自适应变分模态分解原理 |
| 3.3.3 自适应变分模态分解仿真信号分析 |
| 3.4 高水头水电站厂房结构振动多振源的AVMD分解与特性分析 |
| 3.4.1 水电站厂房结构振动振源信号分解 |
| 3.4.2 水电站厂房结构不同振源振动特性分析 |
| 3.5 高水头水电站厂房结构多振源振动的自相关频谱分析 |
| 3.6 高水头水电站厂房结构多振源振动的灰色关联度分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 开机过程高水头水电站厂房结构振动特性与优化控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 开机过程高水头水电站厂房结构振动特性分析 |
| 4.2.1 连续小波变换分析方法 |
| 4.2.2 振动特性的时频分析 |
| 4.3 机组开机过程优化控制的影响因素与控制指标 |
| 4.3.1 机组开环开机过程计算方法 |
| 4.3.2 机组开环开机过程优化控制的影响因素 |
| 4.3.3 机组开环开机过程优化控制的控制指标 |
| 4.3.4 机组开环开机优化控制的相关性分析 |
| 4.4 机组开机过程单目标优化控制方法 |
| 4.4.1 单目标优化基本原理及优化流程 |
| 4.4.2 机组开机过程单目标优化控制结果与分析 |
| 4.5 机组开机过程多目标优化控制方法 |
| 4.5.1 多目标优化基本原理及优化流程 |
| 4.5.2 多目标优化Pareto二次占优解集 |
| 4.5.3 机组开机过程多目标优化控制结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论与创新点 |
| 5.1.1 主要结论 |
| 5.1.2 创新点 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）超声波测流的误差控制及其LabVIEW应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 引言 |
| 1.3 本研究背景和目的 |
| 1.4 国内外发展现状 |
| 1.4.1 国内现状 |
| 1.4.2 国外现状 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 第二章 试验研究的基本原理及参数 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮机效率测量的原理 |
| 2.3 发电机有功功率的测量 |
| 2.3.1 发电机有功功率的测定方法 |
| 2.3.2 发电机有功功率测定的遵循条件 |
| 2.4 水轮机水头的测量 |
| 2.5 水轮机流量的测量 |
| 2.5.1 流量测量方法 |
| 2.5.2 本系统测量方法—超声波法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超声波法流量测量介绍及其误差控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 时差法超声波流量计工作原理 |
| 3.3 理想系统的提出 |
| 3.4 单因素误差分析 |
| 3.4.1 管径误差 |
| 3.4.2 声路角误差 |
| 3.4.3 声速误差 |
| 3.4.4 流量系数K造成的误差 |
| 3.5 主导因素修正 |
| 3.5.1 声路角误差修正 |
| 3.5.2 K值的修正 |
| 3.6 系统误差控制 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 LabVIEW综合测试系统 |
| 4.1 虚拟仪器的概述 |
| 4.2 测试系统构成 |
| 4.3 测试系统硬件设计 |
| 4.3.1 硬件构成、性能及特点 |
| 4.3.2 硬件系统要求 |
| 4.3.3 数据采集器 |
| 4.4 数据采集系统与上位机软件的USB口通信 |
| 4.5 测试系统测试应用 |
| 4.5.1 本系统试验流程和主界面 |
| 4.5.2 实验应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A 硕士阶段发表论文情况 |
| 附录B 硕士阶段参与项目情况 |
（10）基于LabVIEW的水轮发电机组振动监测系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 振动监测及故障分析系统的国内外研究现状 |
| 1.2.2 LabVIEW在状态监测与故障诊断上的应用现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 2 虚拟仪器技术概述及在机组振动监测上的应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 虚拟仪器技术 |
| 2.2.1 虚拟仪器的概念 |
| 2.2.2 虚拟仪器的组成 |
| 2.2.3 虚拟仪器的特点 |
| 2.2.4 虚拟仪器的分类 |
| 2.3 LabVIEW软件平台简介 |
| 2.3.1 LabVIEW平台概述 |
| 2.3.2 LabVIEW平台的特点及功能 |
| 2.4 虚拟仪器在机组振动监测及分析系统上的应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 机组振动监测与分析系统整体结构与硬件设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统设计原则 |
| 3.3 系统的组成 |
| 3.3.1 硬件系统的组成 |
| 3.3.2 软件的组成 |
| 3.4 系统的功能 |
| 3.5 机组振动监测与分析系统测点的布置 |
| 3.6 电站的基本参数 |
| 3.7 硬件系统的设计 |
| 3.7.1 传感器选型 |
| 3.7.2 信号调理装置选型 |
| 3.7.3 信号采集卡选型 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 系统软件的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数据采集模块的设计 |
| 4.3 信号分析处理模块设计 |
| 4.3.1 时域信号分析 |
| 4.3.2 频域信号分析 |
| 4.4 显示模块设计 |
| 4.5 存储模块设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 系统优化与实例分析 |
| 5.1 系统的整体优化 |
| 5.1.1 优化程序的内存占用空间 |
| 5.1.2 提高程序的执行速度 |
| 5.2 机组振动故障的识别方法 |
| 5.3 机组振动实例分析 |
| 5.3.1 导轴承处振动分析 |
| 5.3.2 下机架处振动分析 |
| 5.3.3 水轮机顶盖处振动分析 |
| 5.3.4 蜗壳处振动分析 |
| 5.3.5 尾水管处振动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、虚拟仪器技术在水轮机压力脉动测试中的应用（论文参考文献）
- [1]混流式水轮机尾水管压力脉动影响因素的试验研究[D]. 拜景茂. 长春工程学院, 2021
- [2]复杂水流激励下水轮发电机组动力学特性及其运行可靠性研究[D]. 毛息军. 广西大学, 2021(12)
- [3]进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究[D]. 张文鹏. 扬州大学, 2021
- [4]轴流泵进水池附底漩涡动力特性及诱导压力脉动研究[D]. 宋希杰. 扬州大学, 2020
- [5]高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究[D]. 王鸿振. 天津大学, 2019(06)
- [6]水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究[D]. 张智敏. 武汉大学, 2019(06)
- [7]抽水蓄能电站厂房楼板振动测试与数值分析研究[D]. 孙世博. 武汉大学, 2019(06)
- [8]高水头水电站超标振动特性与开机优化控制研究[D]. 刘卓. 天津大学, 2019(06)
- [9]超声波测流的误差控制及其LabVIEW应用[D]. 王芳芳. 昆明理工大学, 2019(04)
- [10]基于LabVIEW的水轮发电机组振动监测系统设计[D]. 董杨. 华北水利水电大学, 2017(03)