空化演变对水轮机转轮固有特性迁移和动应力特性的影响机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51779122
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0904.水力机械及系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The latest studies have found that when cavitation occurs in the runner of hydraulic turbine, in addition to produce a new excitation source and causing vibration and noise increases, it will also have influence on the added mass and added damping of water and vapor in runner as well as runner modal. Thus, the natural characteristics and dynamic stresses of the runner are changed, which will have hidden danger to the safe and stable operation of the unit. It is necessary to analyze the dynamic characteristics of the runner under the cavitation condition. A numerical platform for predicting structural dynamic characteristics in cavitation will be established based on vibration modal parameter identification and the fluid-structure interaction dynamic model with cavitation by means of theoretical analysis, algorithm research, numerical simulation and model test. Then, the results of model tests and numerical simulation will be compared to reveal the influence mechanism of cavitation evolution on vibration characteristics such as natural frequency, modal shape, added mass and added damping. Finally, the influence of the natural characteristics and hydraulic excitation force variation on the dynamic stresses of runner will be qualified; the variation law of runner dynamic characteristics with cavitation evolution will be explored in order to provide the theoretical basis and technical support for the runner design and unit safe operation of hydropower station.
最新研究发现,水轮机组转轮流道内空化发生时,除了会产生新的激励源,引起机组的振动和噪声加大;还会造成转轮内水汽附加质量、附加阻尼和转轮模态的变化,从而导致转轮的固有特性和动应力特性发生改变,给机组的安全稳定运行造成了一定的隐患,亟需对转轮在空化条件下的动力特性进行深入分析。本申请以理论分析、算法研究、数值模拟和模型试验为研究手段,建立含空泡状态的结构流固耦合动态响应模型,基于振动参数识别的结构动力特性算法,构建空化流动条件下结构动力特性变化规律预测的数值分析平台,对比模型试验与数值模拟结果,揭示空化演变(空泡内汽体体积分数、空泡体积、空泡空间位置等的变化)对转轮固有频率、模态振型、附加质量及附加阻尼等振动特性的影响机理。量化转轮固有特性迁移和水力激励力变化对转轮动应力特性的影响,探索转轮动力特性随空化演变的变化规律,为水电站机组转轮设计和安全运行提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

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。最新研究发现,空化还会造成转轮内水汽附加质量、附加阻尼的变化,从而导致转轮的模态和动应力特性发生改变,给机组的安全稳定运行造成了一定的隐患,亟需对转轮在空化条件下的动力特性进行深入分析。本项目以理论分析、算法研究、数值模拟和模型试验为研究手段,发展了旋转状态转轮动力特性水下测试方法并改进了试验装置,建立了含空泡状态的结构流固耦合动态响应模型,构建了空化流动条件下结构动力特性变化规律预测的数值分析平台,量化分析了空化演变对转轮模态和动应力特性的影响。发现严重空化会导致转轮固有频率发生较大变化,并可能引起转轮特定阶次模态共振,造成转轮快速破坏。在轻度空化的情况下,随着空化数的增加,转轮上的动应力均值和幅值会同时增大。而严重空化情况时,随着更多的气泡附着在叶片表面,此时动应力的低频分量会较为明显,其脉动幅值会显著降低。研究成果将有助于深入理解转轮动态特性随空化演变的迁移规律,为水电站机组转轮设计和安全运行提供理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Comparative numerical study of the dynamic motion of OWC impulse turbine in the starting process
OWC冲击式水轮机启动过程动态运动对比数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2021.110429
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Luo Yongyao;Tao Ran;Peng Guangjie
  • 通讯作者:
    Peng Guangjie
Operating conditions leading to crack propagation in turbine blades of tidal barrages. Influence of head and operating mode
导致潮汐坝涡轮叶片裂纹扩展的运行条件。
  • DOI:
    10.1016/j.engfailanal.2019.104254
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Luo Yongyao;Presas Alex;re;Wang Zhengwei;Xiao Yexiang;Wang Haoping;Jiang Xiaoyi
  • 通讯作者:
    Jiang Xiaoyi
Crack growth analysis and fatigue life estimation in the piston rod of a Kaplan hydro turbine
轴流式水轮机活塞杆的裂纹扩展分析和疲劳寿命估算
  • DOI:
    10.1111/ffe.12848
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Liu X;Presas A;Luo Y;Wang Z
  • 通讯作者:
    Wang Z
Numerical estimation of prototype hydraulic efficiency in a low head power station based on gross head conditions
基于总水头条件的低水头电站原型水力效率数值估算
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2020.01.113
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Renewable Energy
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Soo-Hwang Ahn;Xuezhi Zhou;Lingyan He;Yongyao Luo;Zhengwei Wang
  • 通讯作者:
    Zhengwei Wang
Influence of structural parameters on the modal characteristics of a Francis runner
结构参数对混流式转轮模态特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.engfailanal.2021.105853
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Jingwei Cao;Yongyao Luo;Baig Mirza Umar;Wei Wang;Zhengwei Wang
  • 通讯作者:
    Zhengwei Wang

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其他文献

附加质量对水泵水轮机转轮模态特性的影响
  • DOI:
    10.11660/slfdxb.20210908
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨小龙;王超;陈志明;陈阜南;毕慧丽;罗永要;王正伟
  • 通讯作者:
    王正伟
多泥沙电站高水头低出力水轮机水利设计策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    大电机技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨静;罗永要;彭崇;王岩东;刘健;王正伟
  • 通讯作者:
    王正伟
水轮发电机转子疲劳寿命预测分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何庆庆;罗永要;王正伟;吴金水;陈梁年
  • 通讯作者:
    陈梁年
水轮发电机组转子动平衡试验
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    阎宗国;周凌九;何军兵;彭光杰;罗永要;张静;罗斌;王正伟
  • 通讯作者:
    王正伟
混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱伟;肖业祥;姚洋阳;罗永要;曾崇济;王正伟
  • 通讯作者:
    王正伟

其他文献

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罗永要的其他基金

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
  • 批准号:
    51409148
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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