空化动水对水轮机转轮附加质量和振动特性的影响机理研究

项目名称： 空化动水对水轮机转轮附加质量和振动特性的影响机理研究

项目编号： No.51409148

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 水利工程

项目作者： 罗永要

作者单位： 清华大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 空化作为水力机械中的一种常见现象，通常被认为是引起转轮振动的一个重要激励源。最新试验发现空化对翼型附加质量和固有频率影响很大，然而这种影响在水轮机转轮中常被忽略，这就要求对水轮机转轮在空化动水条件下的动态特性进行深入分析。因此，需要加强转轮在空化流动状态下结构流固耦合问题的相关理论和技术研究。本项目拟通过理论分析、算法研究和数值模拟，建立结构流固耦合动态响应模型，提出基于振动参数识别方法和双向流固耦合技术的空化动水中结构模态参数识别算法，构建空化动水条件下结构振动参数模态识别的数值计算平台，应用该平台研究三维全流道水轮机转轮的固有频率、阻尼比等动态特性；分析粘度、速度、压力等流场参数和空化状态对转轮振动特性的影响。研究成果将有助于揭示空化演变对转轮固有频率衰减率及等效阻尼比的影响机理，深入理解转轮动态特性随空化演变的迁移规律，为水电站机组设计和安全运行提供理论依据和技术支撑。

中文关键词： 转轮；空化流动；流固耦合；振动；附加质量

英文摘要： As a common phenomenon in hydro machinery, cavitation is generally considered as an important exciting source to cause runner vibration. However, cavitation significantly impacts on the added mass and natural frequencies of the hydrofoil in the latest tes

英文关键词： runner；cavitating flow；fluid structure interaction；vibration；added mass