【摘要】：包括泵站管道在內(nèi)的各類輸流管道的振動在工程實際中普遍存在,對于管道振動特性分析及振動預測的研究有著廣泛的工程背景。泵站管道在長期服役期間,在各類影響因素下會產(chǎn)生不同程度的振動,大幅度的管道不利振動會導致整個管道系統(tǒng)出現(xiàn)損傷,甚至會造成大規(guī)模的結構破壞及經(jīng)濟財產(chǎn)損失。為了驗證泵站管道振動中存在混沌特性,明晰使其產(chǎn)生混沌特性的振動激勵,同時實現(xiàn)管道振動的短期混沌預測,本文選取某灌區(qū)泵站管道實測振動響應為研究對象,基于混沌理論對泵站管道振動的混沌特性及其短期預測進行研究。本文的研究內(nèi)容主要分以下三個方面:(1)泵站管道振動混沌特性分析。目前國內(nèi)外對泵站管道振動系統(tǒng)的混沌特性分析極少,本文基于飽和關聯(lián)維數(shù)和最大Lyapunov指數(shù)等混沌特性定量分析方法對管道實測不同測點在不同運行工況下的振動響應進行混沌特性分析。研究結果表明,泵站管道在某些工況下確實存在混沌特性,管道不同位置、機組不同運行工況、不同振動方向情況下管道振動的復雜性及混沌程度不同,且存在共通規(guī)律,即泵站管道振動復雜性及混沌特性受機組振動及流態(tài)穩(wěn)定性影響較大。(2)確定泵站管道混沌振源�；谇拔姆治鼋Y果,通過頻譜分析的方法確定泵站管道的振源組成,初步判斷不同振源分量的混沌特性。為將不同時間尺度的振源激勵成分進行有效分離,文章引入改進變分模態(tài)分解(Improved Variatronal Mode Decomposition,IVMD)方法將信號自適應地分解為一系列具有不同尺度特征的IMFs,并分別計算其飽和關聯(lián)維數(shù)和最大Lyapunov指數(shù)分析其混沌特性,以此明晰使泵站管道振動產(chǎn)生混沌特性的振動激勵。(3)建立泵站管道振動短期混沌預測模型�；谇拔谋谜竟艿阑煦缣匦苑治鼋Y果,對泵站管道振動響應在混沌系統(tǒng)領域做進一步應用拓展——建立管道振動短期混沌預測模型。本文選取Volterra級數(shù)預測和RBF(徑向基函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡預測兩種方法,首先以典型混沌系統(tǒng)Lorenz系統(tǒng)x分量為算例驗證兩種預測方法在混沌預測領域的有效性;其次,以前文混沌特性分析結果為基礎選取涵蓋機組運行影響及流態(tài)突變影響的管道振動響應序列,分別實現(xiàn)其混沌短期預測以判斷本文混沌短期預測模型是否具有泵站管道振動響應的普適性;最終綜合對比兩種方法的預測結果選擇精度更高的預測方法建立泵站管道振動響應短期混沌預測模型。
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV675
【圖文】：

1 緒論1.1 研究背景及意義水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。中國的經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)已進入了新時代，為促進經(jīng)濟的長期快速發(fā)展和社會的和諧穩(wěn)定，必須下定決心加速水利事業(yè)的發(fā)展，強化水利支撐的保障能力[1]。水利樞紐工程的發(fā)展是水能資源充分利用的必要條件，隨著我國電力提水設備和引水灌溉技術的不斷發(fā)展，許多缺水地區(qū)建成了高揚程輸水泵站及揚水灌區(qū)，泵站管道工程實例如圖 1-1 所示。這些工程創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益，因此保證其安全穩(wěn)定運行是我國現(xiàn)代化建設和水利事業(yè)長足發(fā)展的首要任務[2]。泵站管道在長期服役期間，受各類因素影響下會產(chǎn)生不同程度的振動[3]，大幅度的管道不利振動會引起整個管道系統(tǒng)出現(xiàn)損傷，甚至會造成大規(guī)模的結構破壞及經(jīng)濟財產(chǎn)損失[4]。因此，明晰泵站管道在不同運行工況下的振動特性以此避免其不利振動具有重要的研究價值。

【參考文獻】

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本文編號：2715690