尚銀磊，李德玉，歐陽(yáng)金惠

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 工程抗震研究中心，北京 100048）

大型水電站廠房振動(dòng)問(wèn)題研究綜述

尚銀磊，李德玉，歐陽(yáng)金惠

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 工程抗震研究中心，北京 100048）

隨著水電站水輪機(jī)組單機(jī)出力和尺寸日益增大，特別是抽水蓄能電站的運(yùn)行水頭和轉(zhuǎn)速不斷提高，機(jī)組的水力穩(wěn)定性與廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)等問(wèn)題日益突出。本文從廠房結(jié)構(gòu)振源、廠房結(jié)構(gòu)自振特性和廠房結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析三方面總結(jié)了大型水電站廠房振動(dòng)相關(guān)的研究和應(yīng)用成果。結(jié)果表明，建立全耦合整體仿真模型對(duì)于推動(dòng)大型水電站廠房振動(dòng)問(wèn)題研究的發(fā)展具有積極意義。同時(shí)，對(duì)有待于進(jìn)一步研究的問(wèn)題提出了展望。

自振特性；流固耦合；廠房結(jié)構(gòu)；壓力脈動(dòng)；影響因素

1 研究背景

振動(dòng)不僅會(huì)消耗一部分功率使機(jī)組的效率降低，縮短檢修周期和使用壽命，甚至?xí)鹫麄€(gè)廠房結(jié)構(gòu)和引水管道的振動(dòng)而被迫停機(jī)［1］。尤其隨著水輪機(jī)組單機(jī)出力和蝸殼尺寸的不斷增大，機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)降低，水輪機(jī)在某些運(yùn)行工況下普遍出現(xiàn)了振動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，進(jìn)而加劇了廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。特別是對(duì)于抽水蓄能電站，由于其具有高轉(zhuǎn)速、大容量、高水頭、抽水和發(fā)電雙工況頻繁變換等特點(diǎn)，機(jī)組和廠房振動(dòng)問(wèn)題較常規(guī)電站更為突出［2］。已有研究表明［3-6］，水電站機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)機(jī)理十分復(fù)雜，既有機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)的相互影響，也有流體和固體結(jié)構(gòu)之間的耦合振動(dòng)。徐偉等［7］從結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量傳導(dǎo)的角度，闡述了傳導(dǎo)路徑對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的貢獻(xiàn)度；歐陽(yáng)金惠等［8］利用模型試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值并經(jīng)相似轉(zhuǎn)換后構(gòu)造流道脈動(dòng)壓力場(chǎng)，分析整體廠房結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特征；陳婧等［9］綜合考慮機(jī)組動(dòng)荷載和水力荷載，研究廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。學(xué)者們基于不同的方法從不同的角度對(duì)水電站機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行研究，取得了很多共識(shí)性的成果，但是也存在一些分歧，比如壓力脈動(dòng)區(qū)水力振動(dòng)問(wèn)題發(fā)生機(jī)理和振動(dòng)特性，包括其相位分布和傳遞規(guī)律等。本文系統(tǒng)總結(jié)大型水電站廠房振動(dòng)相關(guān)的研究成果，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)有待進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題提出展望。

2 廠房振動(dòng)的振源分析

廠房振動(dòng)是一個(gè)多振源相互影響、聯(lián)合作用、共同激發(fā)的綜合響應(yīng)，一般認(rèn)為，引起機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)的振源主要分為水力、機(jī)械和電磁3個(gè)方面［10］。機(jī)械振動(dòng)主要是由于水輪機(jī)組和發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)不合理或者制造安裝質(zhì)量控制較差引起的，其振動(dòng)頻率一般表現(xiàn)為轉(zhuǎn)頻或轉(zhuǎn)頻倍數(shù)。電磁振動(dòng)是由于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間氣隙不對(duì)稱所產(chǎn)生的不均衡電磁力造成的，一般分為轉(zhuǎn)頻振動(dòng)和極頻振動(dòng)。隨著水電站機(jī)組制作安裝工藝的日益完善和科技認(rèn)知的進(jìn)步，機(jī)械、電磁振動(dòng)的機(jī)理和傳遞路徑現(xiàn)已基本清楚，兩者引發(fā)的廠房振動(dòng)很大程度上已經(jīng)得到解決。大量研究表明［11-12］，水力振源是引起水輪發(fā)電機(jī)組和廠房振動(dòng)的主要振源，這是由水輪機(jī)過(guò)流部件單一，對(duì)偏離最優(yōu)設(shè)計(jì)工況的流量和水頭的變化適應(yīng)范圍相對(duì)較窄的固有特點(diǎn)所決定的［13］。文獻(xiàn)［14］進(jìn)一步研究表明，水力振源中渦帶頻率成分引起的振動(dòng)能量占振動(dòng)總能量的40%-70%。

由于水輪機(jī)流道邊界的復(fù)雜性，水流在流經(jīng)流道的過(guò)程中，形成了夾有渦帶的復(fù)雜湍流。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在湍流方面做了許多研究工作，雖然在湍流理論和計(jì)算方法方面取得了許多成果，但對(duì)于水輪機(jī)組流道中這種夾有渦帶的湍流，其三維數(shù)值模擬仍處在探索階段［15-19］。目前工程應(yīng)用中，流道內(nèi)水壓脈動(dòng)壓力的研究主要以模型試驗(yàn)和原型觀測(cè)為主。文獻(xiàn)［20］基于三峽VGS水輪機(jī)模型試驗(yàn)測(cè)得的流道脈動(dòng)壓力數(shù)據(jù)，并參考其他混流式水輪機(jī)原型觀測(cè)與模型試驗(yàn)成果對(duì)壓力脈動(dòng)換算系數(shù)的一般規(guī)律和初步共識(shí)，采用線性插值的方法構(gòu)造了三峽水輪機(jī)組流道內(nèi)的脈動(dòng)壓力場(chǎng)，對(duì)156m水位下的廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行了振動(dòng)響應(yīng)分析。文獻(xiàn)［21］通過(guò)水輪機(jī)流道內(nèi)蝸殼和尾水管壓力脈動(dòng)實(shí)測(cè)值的幅值和主頻，在蝸殼和尾水管分別構(gòu)造同主頻、同幅值、同相位的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，并采用時(shí)間歷程分析法得到廠房結(jié)構(gòu)典型部位的振動(dòng)反應(yīng)時(shí)程曲線。文獻(xiàn)［3］按照流道內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)的主頻和主頻幅值，利用諧響應(yīng)分析方法，將各測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)壓力載荷作為同相位和均勻分布的簡(jiǎn)諧力施加在相應(yīng)的位置，然后將各個(gè)測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)壓力作用下的計(jì)算結(jié)果疊加，得到廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。

以上各壓力脈動(dòng)的處理方式在廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析中都取得了比較理想的效果，但是在脈動(dòng)壓力施加過(guò)程中的各種假設(shè)，還是讓計(jì)算結(jié)果不夠精確。在現(xiàn)有大型水輪機(jī)組普遍存在水力振動(dòng)的情況下，如何描述流道壓力脈動(dòng)載荷在廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算中的施加方式，這一跨學(xué)科的研究目前進(jìn)展緩慢。另外，在振源傳遞路徑方面也需要進(jìn)一步的研究。

3 廠房振動(dòng)的自振特性分析

3.1 自振特性分析 自振特性分析是水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)研究的基本問(wèn)題，以往的廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)研究大多集中于此。通常是先計(jì)算出廠房結(jié)構(gòu)前幾階的自振頻率，再與機(jī)組的激振頻率進(jìn)行共振校核。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，相對(duì)剛度較大的水電站廠房下部樓板結(jié)構(gòu)和立柱結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型在廠房結(jié)構(gòu)整體模型中很難表現(xiàn)出來(lái)，因此借鑒大壩抗震分析中“無(wú)質(zhì)量地基”［22］方法在整體模型中進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)的自振頻率計(jì)算，即不考慮不作為重點(diǎn)研究對(duì)象部分的質(zhì)量，只考慮它們對(duì)研究結(jié)構(gòu)的約束作用。目前在廠房結(jié)構(gòu)抗振設(shè)計(jì)中，通常按《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL266-2014）［23］規(guī)定：“機(jī)墩自振頻率與強(qiáng)迫振動(dòng)頻率之差和自振頻率之比值應(yīng)大于20%～30%，以防共振?！钡囊?guī)定，通過(guò)機(jī)墩的自振頻率與各類振源的激振頻率的比較，進(jìn)行其共振復(fù)核。由于水電站廠房結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，相互之間耦合影響，僅僅對(duì)機(jī)墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行共振校核尚不能全面評(píng)價(jià)整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)安全。

雖然廠房結(jié)構(gòu)自振特性分析都是從以上兩個(gè)方面進(jìn)行的，但這當(dāng)中也存在一些問(wèn)題。首先，自振頻率和相應(yīng)的振型屬性相結(jié)合進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)自振特性分析是必要的。水電站廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的多構(gòu)件組合系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)的某一階頻率其振型往往表現(xiàn)在某一構(gòu)件的局部范圍內(nèi)，僅僅以自振頻率和激振頻率的錯(cuò)開(kāi)度是否小于30%來(lái)判斷共振與否是不全面的，應(yīng)該考慮激振頻率作用方向和自振頻率相應(yīng)振型的主振方向是否一致。其次，水電站廠房的樓板上往往布置精密的儀表設(shè)施，同時(shí)也是人員的工作場(chǎng)所，從儀表正常工作和人員適宜方面對(duì)樓板的振幅和振動(dòng)速度提出了具體的限值要求。要滿足這些具體的限值，就必須對(duì)樓板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行定量分析，了解其振動(dòng)分布規(guī)律，評(píng)價(jià)其對(duì)廠房正常運(yùn)行及人體的影響。

3.2 自振特性的影響因素 要改善水電站廠房結(jié)構(gòu)的自振特性，優(yōu)化抗振設(shè)計(jì)，就必須全面了解廠房結(jié)構(gòu)的自振特性規(guī)律和影響因素。而大型水電站廠房是多孔洞交叉的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)，邊界條件和受力情況都很復(fù)雜，自振特性的影響因素也多種多樣。

3.2.1 邊界條件的合理選取 從水電站廠房結(jié)構(gòu)的自振頻率和相應(yīng)振型可以看出，廠房振動(dòng)強(qiáng)烈部位大部分是樓板和梁柱結(jié)構(gòu)等薄弱部位。在確定結(jié)構(gòu)尺寸的情況下，上下游邊界條件是影響廠房結(jié)構(gòu)自振特性的重要因素。文獻(xiàn)［21］分析研究了不同邊界條件下廠房結(jié)構(gòu)的自振特性，結(jié)果表明，邊界條件對(duì)結(jié)構(gòu)自振頻率和振型的影響較大。具體說(shuō)來(lái)，對(duì)地下廠房而言，考慮3倍廠房開(kāi)挖跨度洞室圍巖作用的廠房結(jié)構(gòu)模型，其約束相對(duì)較弱，自振頻率相對(duì)較低，振型多表現(xiàn)為廠房在圍巖中的整體振動(dòng)。將廠房結(jié)構(gòu)四周圍巖作用簡(jiǎn)化為法向彈性約束的模型，其約束作用增強(qiáng)，自振頻率提高，低階頻率均表現(xiàn)為樓板的局部振動(dòng)。在邊界節(jié)點(diǎn)上加三向固定約束的模型，約束最強(qiáng)，自振頻率略有提高。3種邊界條件中，三向固定約束過(guò)高強(qiáng)調(diào)了圍巖對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的約束作用，是不完全合理的。

文獻(xiàn)［24］進(jìn)行了圍巖對(duì)廠房結(jié)構(gòu)自振頻率敏感性分析。結(jié)果表明，圍巖抗力系數(shù)變化對(duì)廠房整體結(jié)構(gòu)的基頻影響較為明顯，對(duì)廠房局部結(jié)構(gòu)的基頻影響均可忽略。綜上可知，邊界條件對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響十分顯著，合理的邊界條件是保證模型計(jì)算結(jié)果正確的關(guān)鍵。在模型計(jì)算中，采用彈簧單元等效圍巖抗力剛度是符合工程實(shí)際的，計(jì)算結(jié)果也是合理的。

3.2.2 流固耦合的影響 大型水電站的蝸殼和尾水管流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸巨大，流道內(nèi)流經(jīng)的大量水體和流道結(jié)構(gòu)的耦合作用，改變了廠房結(jié)構(gòu)的自振特性，使得振動(dòng)問(wèn)題更加復(fù)雜。流固耦合問(wèn)題一般可通過(guò)其耦合方程來(lái)求解［25］，文獻(xiàn)［26-27］利用強(qiáng)耦合法，把有限元理論和聲場(chǎng)理論結(jié)合起來(lái)，通過(guò)與無(wú)流體存在情況下的廠房自振特性進(jìn)行對(duì)比，研究了流固耦合對(duì)廠房結(jié)構(gòu)自振特性的影響規(guī)律和影響程度。文獻(xiàn)［3］采用基于勢(shì)的流體單元模擬水電站廠房結(jié)構(gòu)流道內(nèi)的水體，應(yīng)用數(shù)值方法使其與流道結(jié)構(gòu)耦合求解，進(jìn)而研究水電站廠房結(jié)構(gòu)和流道水體的耦合特性。

研究成果表明，流道內(nèi)水體對(duì)廠房結(jié)構(gòu)自振特性有不同程度的影響，其中對(duì)高階頻率的影響最大。考慮流固耦合作用下廠房結(jié)構(gòu)頻率值比未考慮流體的頻率值偏低，最大降低幅度達(dá)到10.20%，出現(xiàn)在自振頻率的第21階［3］。該階振型主要表現(xiàn)為廠房下部蝸殼和尾水管結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，流道內(nèi)流體對(duì)其振動(dòng)貢獻(xiàn)較大，導(dǎo)致兩種狀態(tài)下頻率值差別較大。流道內(nèi)流體對(duì)發(fā)電機(jī)層以上結(jié)構(gòu)和下游副廠房結(jié)構(gòu)的自振頻率無(wú)明顯影響，主要是因?yàn)榱鞯纼?nèi)流體對(duì)這部分結(jié)構(gòu)振動(dòng)參與度低。

3.2.3 其它因素的影響 文獻(xiàn)［28］研究了不同樓板結(jié)構(gòu)形式下廠房結(jié)構(gòu)的自振特性，結(jié)果表明，在混凝土方量相同的前提下，純厚板結(jié)構(gòu)高階自振頻率明顯高于板梁結(jié)構(gòu)和厚板加圈梁結(jié)構(gòu)，增加樓板厚度有利于大部分區(qū)域的樓板抗振。文獻(xiàn)［29］針對(duì)樓板與上下游墻不同的連接方式對(duì)廠房結(jié)構(gòu)自振特性的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，與樓板和上下游墻固結(jié)的方式相比，搭接方式減小了樓板和風(fēng)罩的水平剛度，致使上部廠房結(jié)構(gòu)和樓板振感較強(qiáng)，不利于廠房結(jié)構(gòu)的抗振。對(duì)于水電站機(jī)組支承結(jié)構(gòu)而言，模擬范圍的變化必然引起結(jié)構(gòu)剛度的變化。為了研究模擬范圍對(duì)機(jī)組支承結(jié)構(gòu)自振特性計(jì)算結(jié)果的影響，文獻(xiàn)［30］從結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)和有限元計(jì)算兩個(gè)方面進(jìn)行了分析，分析指出，水電站廠房結(jié)構(gòu)自振特性分析的模型范圍應(yīng)取至尾水管底板。

4 廠房振動(dòng)的動(dòng)力響應(yīng)分析和安全評(píng)價(jià)

廠房結(jié)構(gòu)自振特性分析中，共振校核只是從廠房局部結(jié)構(gòu)和激勵(lì)振源是否能產(chǎn)生共振方面對(duì)水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，而且往往由于廠房結(jié)構(gòu)和激勵(lì)振源的頻率分布都非常廣泛，導(dǎo)致共振校核的工作難以操作。為了更精確和全面的研究水電站廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)情況，對(duì)水電站廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析，計(jì)算廠房結(jié)構(gòu)典型部位的位移、應(yīng)力和振動(dòng)速度等響應(yīng)結(jié)果是非常必要的。在已有的水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究中［31-32］，都進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)分析工作，通過(guò)比較典型部位動(dòng)力響應(yīng)值和規(guī)范限值，合理評(píng)價(jià)廠房結(jié)構(gòu)的抗振性能。

4.1 動(dòng)力響應(yīng)分析 蝸殼是水輪機(jī)重要的過(guò)流部件，要有足夠的強(qiáng)度和剛度保證安全運(yùn)行，是水電站中最重要的結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)大型水電站蝸殼的埋設(shè)方式主要有3種，即保壓、直埋和墊層。不同的蝸殼埋設(shè)方式，鋼蝸殼和混凝土之間的約束作用不一樣，會(huì)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生不同程度的影響。文獻(xiàn)［33］建立了包括蝸殼在內(nèi)的三維廠房整體模型，研究蝸殼3種埋設(shè)方式的固有振動(dòng)特性。研究表明，蝸殼埋設(shè)方式對(duì)水電站廠房結(jié)構(gòu)自振特性的影響很小。文獻(xiàn)［34］采用雙結(jié)點(diǎn)接觸非線性模型，計(jì)算三峽水電站3種不同蝸殼埋設(shè)方式下廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，并將計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，計(jì)算結(jié)果與測(cè)試結(jié)果在趨勢(shì)上存在可比性，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言，直埋方案的振動(dòng)響應(yīng)明顯大于墊層方案和保壓方案，其中保壓方案的振動(dòng)響應(yīng)最小。

目前，大型水電站機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)原型振動(dòng)測(cè)試越來(lái)越被重視，模型計(jì)算數(shù)據(jù)和原型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析將在水電站廠房結(jié)構(gòu)抗振特性研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，文獻(xiàn)［8，20，34］對(duì)三峽電站廠房結(jié)構(gòu)模型計(jì)算數(shù)據(jù)和原型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，在相同工況條件下，模型計(jì)算振動(dòng)響應(yīng)的主頻、最大值位置和分布規(guī)律與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。通過(guò)兩者的對(duì)比分析，既驗(yàn)證了計(jì)算模型荷載施加方式的可行性，也證明了原型實(shí)測(cè)試驗(yàn)方法和流程的正確性。當(dāng)然，原型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性受傳感器精度和測(cè)試方法等因素的影響，制定科學(xué)、統(tǒng)一的水電站廠房結(jié)構(gòu)原型實(shí)測(cè)試驗(yàn)規(guī)范，是保證實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可靠性的前提，也是目前亟需解決的問(wèn)題。

4.2 廠房振動(dòng)的安全評(píng)價(jià) 與地震作用引起的結(jié)構(gòu)物振動(dòng)相比較，水力機(jī)械所產(chǎn)生的振動(dòng)一般不會(huì)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)物本身安全構(gòu)成威脅，其主要影響發(fā)電機(jī)層樓板上的控制電站運(yùn)行的儀器設(shè)備和工作人員的人體健康。由于水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題的復(fù)雜性，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)水力引起的廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)的安全評(píng)價(jià)還沒(méi)有統(tǒng)一和系統(tǒng)的規(guī)定。文獻(xiàn)［35］參考國(guó)內(nèi)外其他行業(yè)有關(guān)振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，從振動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)本身、儀器設(shè)備和人體健康3個(gè)方面進(jìn)行了三峽電站廠房振動(dòng)安全評(píng)價(jià)。

5 展望

大型水電站廠房振動(dòng)特性分析方面已取得大量研究成果［36-37］，但由于水電站機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)相互耦合影響，這些成果在應(yīng)用到實(shí)際工程的過(guò)程中還是遇到許多問(wèn)題和困難。本文作者認(rèn)為以下幾個(gè)方面問(wèn)題的研究對(duì)于推進(jìn)大型水電站廠房振動(dòng)特性分析的發(fā)展具有重要意義：（1）建立符合實(shí)際的廠房流道水流-機(jī)組-混凝土結(jié)構(gòu)全耦合整體仿真模型，對(duì)廠房整體和局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行流固耦合振動(dòng)分析研究。蝸殼和尾水管流道中的大量水體必然對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的自振特性產(chǎn)生影響，而流體和固體的耦合作用又加劇了廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。通過(guò)全耦合整體仿真模型對(duì)廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行流固耦合分析，必將得到更為符合實(shí)際的結(jié)構(gòu)自振頻率值，但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，這項(xiàng)工作至今未有效開(kāi)展；（2）深入研究蝸殼和尾水管流道內(nèi)的水壓脈動(dòng)在大型水電站廠房振動(dòng)特性分析中的合理作用方式和振源傳遞路徑。在已有的研究成果中，學(xué)者們提出多種關(guān)于水壓脈動(dòng)在流道內(nèi)的作用方式，如何評(píng)價(jià)水壓脈動(dòng)各種作用方式的合理性和正確性，值得進(jìn)一步研究；（3）重視模型計(jì)算和原型觀測(cè)結(jié)果對(duì)比分析在水電站廠房振動(dòng)特性研究中的作用。水電站廠房結(jié)構(gòu)原型觀測(cè)值反應(yīng)的是廠房結(jié)構(gòu)在各種荷載共同作用下的綜合響應(yīng)，通過(guò)與模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以判定計(jì)算模型的準(zhǔn)確性和合理性，為同類型模型的建立提供參考；（4）進(jìn)行水力振動(dòng)引起水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究。由于建筑物振源機(jī)理和振動(dòng)路徑等方面的差異，其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于水力因素引起的廠房振動(dòng)的適用性還有待進(jìn)一步研究。

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Review on powerhouse self-oscillation characteristics of a large-scale power station

SHANG Yinlei，LI Deyu，OUYANG Jinhui
（Earthquake Engineering Research Center，IWHR，Beijing 100048，China）

With the single-output and size of the hydropower turbines increasing day by day，especially the water head and rotational speed of the pumped storage power station improving continually，the hydraulic stability of the turbines and the structure vibration of the powerhouse as well as other problems have become increasingly prominent.From the three aspects of powerhouse structure vibration source，self-oscillation characteristics and dynamic responses， the powerhouse vibration-related research and application achievement were summarized in this paper.The results show that creating a fluid-solid interaction finite element model is of active significance for the powerhouse self-oscillation characteristics of a large-scale power station.Also，some topics which are worth studying further were proposed.

self-oscillation characteristics；fluid-solid interaction；powerhouse structure；pressure fluctuations；influencing factor

TV731

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.01.008

1672-3031（2016）01-0048-05

（責(zé)任編輯：王冰偉）

2015-08-22

水利部公益行業(yè)專項(xiàng)（抗行業(yè)專項(xiàng)1519）；中國(guó)水利水電科學(xué)研究院專項(xiàng)（抗基本科研1509）

尚銀磊（1990-），河南鹿邑人，碩士生，主要從事水工結(jié)構(gòu)工程振動(dòng)研究。E-mail：shangyinlei_2011@126.com

李德玉（1962-），教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事工程抗震研究。E-mail：lideyu@iwhr.com