【摘要】：水電站廠房振動(dòng)研究是非常重要的一項(xiàng)研究課題,它涉及到廠房在運(yùn)行過程中的結(jié)構(gòu)安全、工作人員舒適度、機(jī)組運(yùn)行等多個(gè)重要方面。將廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制在安全范圍內(nèi)是水電站廠房設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)。在水電站廠房設(shè)計(jì)的早期應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)振動(dòng),研究振動(dòng)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的產(chǎn)生、傳遞及衰減規(guī)律,使得結(jié)構(gòu)滿足振動(dòng)安全的要求。本課題正是圍繞這一出發(fā)點(diǎn)展開的研究,本文的目的是結(jié)合結(jié)構(gòu)聲強(qiáng)理論和有限元方法找尋廠房結(jié)構(gòu)的主要傳遞路徑并將其應(yīng)用于廠房振動(dòng)控制與安全監(jiān)測。主要工作及所取得的主要研究成果歸納如下:(1)結(jié)合彈性力學(xué)方程及有限元理論推導(dǎo)了三維結(jié)構(gòu)聲強(qiáng)表達(dá)式;使用ANSYS的APDL功能編寫了參數(shù)化設(shè)計(jì)程序,實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)聲強(qiáng)的矢量可視化;針對梁-板結(jié)構(gòu),分析研究了不同條件下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞特征,為有限元聲強(qiáng)功率流在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了先行探索。(2)針對壩后式廠房,基于有限元聲強(qiáng)功率流方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞分析,得到了水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要傳遞路徑:發(fā)電機(jī)層樓板、風(fēng)罩、梁柱的第二象限位置及金屬蝸殼、座環(huán)附近的結(jié)構(gòu)是振動(dòng)的主要傳遞路徑,在主要傳遞路徑上合理布筋、適當(dāng)改變結(jié)構(gòu)形式、使用高阻尼高剛度材料是減振消能的有效措施。(3)結(jié)合結(jié)構(gòu)聲強(qiáng)理論及有限元方法,以振動(dòng)聲強(qiáng)為參考指標(biāo)對機(jī)組材料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并與原材料參數(shù)的聲強(qiáng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明,增加大軸、下機(jī)架、下機(jī)架支臂、頂蓋體系等局部結(jié)構(gòu)剛度阻尼、適當(dāng)減小轉(zhuǎn)子支架至水輪機(jī)的剛度阻尼對于機(jī)組-機(jī)墩體系具有十分明顯的減振效果。(4)在廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)實(shí)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,不考慮結(jié)構(gòu)精確力學(xué)模型的前提下,提出果蠅優(yōu)化改進(jìn)GRNN的預(yù)測方法,對水電站廠房結(jié)構(gòu)主要振動(dòng)傳遞路徑的定子基礎(chǔ)部位進(jìn)行了垂向振動(dòng)預(yù)測,滿載工況下的預(yù)測誤差為3.28%,取得了不錯(cuò)的預(yù)測效果。本文從結(jié)構(gòu)聲強(qiáng)可視化的角度,以理論推導(dǎo)結(jié)合數(shù)值計(jì)算為主,揭示了壩后式水電站廠房的振動(dòng)傳遞規(guī)律,為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)研究與控制提供了理論依據(jù)與參考。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV731;TV312

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