水电站机组与厂房耦合振动特性及分析方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋志强 著

图书标签:

• 水电站
• 机组振动
• 厂房耦合
• 振动特性
• 分析方法
• 水工结构
• 动力学
• 有限元
• 振动监测
• 工程应用

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030567130

版次：31

商品编码：12326025

包装：平装

丛书名： 电网与清洁能源关键技术丛书

开本：32开

出版时间：2018-03-01

页数：252

正文语种：中文

内容简介

本书在对振源及结构相互作用机理探讨的基础上，通过理论分析、数值模拟和实验等手段，阐述了水电站机组轴系统在多振源耦合作用下的多维振动特性、机组与厂房耦合振动特性等，论述了目前水电站机组与厂房耦合振动理论前沿和工程应用成果。主要内容包括电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统振动特性、水电机组轴系统多维耦合振动分析、水电站机组与厂房耦合振动及荷载施加方法研究、水电站机组与厂房振动测试和参数识别以及水电站厂房地震响应分析等。

目录

前言

第1章 绪论
1.1 水电站机组与厂房耦合振动研究背景及意义
1.2 水电站机组与厂房振动研究发展及现状
1.2.1 水电站机组振动研究发展及现状
1.2.2 水电站厂房振动研究发展及现状
1.2.3 水电站厂房抗震研究现状
1.3 本书主要内容
参考文献

第2章 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统振动特性
2.1 考虑电磁刚度的机组轴系统振动分析
2.1.1 电磁刚度及系统运动微分方程
2.1.2 运动微分方程无量纲化
2.1.3 系统稳定性判别
2.1.4 数值算例与分析
2.2 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统弯振特性
2.2.1 线性密封刚度
2.2.2 非线性密封刚度
2.2.3 导轴承刚度
2.2.4 数值算例与分析
2.3 电磁与水力振源耦合作用下机组轴系统扭振特性
2.3.1 扭转电磁刚度及扭振模型
2.3.2 数值算例与分析
2.4 本章小结
参考文献

第3章 水电机组轴系统多维耦合振动分析
3.1 水电机组轴系统横纵耦合振动分析
3.1.1 导轴承动力特性的计算
3.1.2 推力轴承动力特性的计算
3.1.3 导轴承和推力轴承动力特性系数的非线性
3.1.4 数值算例与分析
3.2 水电机组轴系统弯扭耦合振动分析
3.2.1 轴系统弯扭耦合运动微分方程
3.2.2 轴承支承条件的影响
3.2.3 轴承集中刚度和阻尼的影响
3.2.4 陀螺力矩的影响
3.2.5 转子转动惯量的影响
3.2.6 电磁刚度的影响
3.3 水电机组轴系统转子碰摩弯扭耦合振动分析
3.3.1 转子碰摩弯扭耦合振动模型
3.3.2 数值算例与分析
3.4 本章小结
参考文献

第4章 水电站机组与厂房耦合振动及荷载施加方法研究
4.1 水电站机组与厂房耦合振动特性
4.1.1 机组动荷载特性
4.1.2 计算模型及方法
4.1.3 耦合振动特f生分析
4.1.4 考虑厂房耦合作用的轴系统自振特性
4.2 机组动荷载施加方法研究
4.2.1 机组径向动荷载施加方法
4.2.2 机组竖向动荷载施加方法
4.3 机组脉动压力施加方法研究
4.3.1 脉动压力的CFD模拟计算
4.3.2 脉动压力的简化施加方法
4.3.3 脉动压力的精细施加方法
4.4 本章小结
参考文献

第5章 水电站机组与厂房振动测试及参数识别
5.1 测试方案与系统
5.2 数据分析及振动评价
5.2.1 机组及厂房结构振动评价标准
5.2.2 机组振动分析
5.2.3 厂房振动及与机组振动关系分析
5.2.4 水力振动传递规律分析
5.2.5 机组与厂房结构的振源分析
5.3 厂房结构有限元数值反馈计算
5.3.1 机墩刚度复核
5.3.2 机墩振幅计算
5.3.3 水力脉动响应计算
5.4 机组轴系统动参数识别
5.4.1 机组轴系统模态参数识别
5.4.2 机组轴系统轴承油膜动力特性系数识别
5.5 机组轴系统竖向动荷载识别
5.5.1 基于正交多项式分解的动荷载识别方法
5.5.2 方法改进及算例验证
5.5.3 机组轴系统竖向动荷载识别
5.6 厂房结构振动响应预测
5.6.1 萤火虫算法及其改进
5.6.2 基于改进萤火虫算法优化的BP神经网络
5.6.3 厂房结构振动响应预测
5.7 本章小结
参考文献

第6章 水电站厂房地震响应分析
6.1 瑞利阻尼系数确定方法研究
6.1.1 三维动力有限元模型
6.1.2 瑞利阻尼系数确定方法
6.1.3 各方法厂房地震动响应对比分析
6.2 基于无限元边界的地震动输入方法研究
6.2.1 无限元动力边界原理
6.2.2 无限元边界地震动输入方法
6.2.3 算例验证
6.3 基于混凝土损伤塑性的厂房地震响应分析
6.3.1 混凝土损伤塑性本构
6.3.2 动力计算模型与地震动时程
6.3.3 厂房地震动响应特性及规律
6.4 本章小结
参考文献

第7章 总结与展望
7.1 研究内容与主要结论
7.2 展望

《水电站机组与厂房耦合振动特性及分析方法》一书，深入探究了水电站核心设备——发电机组与承载其运行的建筑结构——厂房之间复杂的振动耦合机理。本书聚焦于这一关键领域，旨在为水工结构、水轮机、发电机设计、运行与维护等相关领域的工程师、研究人员及高等院校师生提供一套系统、全面的理论框架与实践指导。 书中首先详细阐述了水电站机组振动的内在根源，包括水轮机水力激励（如不平衡压力、尾水管冲击、空蚀等）、发电机电磁激励（如转子不平衡、定子不对称等）以及机械部件自身的动力学特性。针对这些激励源，本书系统介绍了各类振动测试技术与数据处理方法，如传感器布局、信号采集、频谱分析、模态识别等，为准确评估机组运行状态提供科学依据。 紧随其后，本书将重点转向厂房结构的动力学特性。从厂房的几何形态、材料属性、地基条件出发，解析了混凝土重力坝、面板堆石坝厂房、地下厂房等不同类型厂房结构的振动传递机制。通过详细讲解有限元分析（FEA）的理论基础与实际应用，书中给出了建立厂房三维动力学模型的详细步骤，并讨论了模型参数的选取与验证方法。特别地，本书强调了结构阻尼、边界条件对厂房动力响应的影响。 本书的核心价值在于其对“耦合振动”这一复杂现象的深入剖析。作者们系统性地构建了描述机组与厂房之间相互作用的耦合动力学模型。这涉及到如何精确地将机组的运动传递给厂房，以及厂房的振动如何反作用于机组。书中详细阐述了不同耦合模型（如集中质量模型、连续模型、基于接口的耦合模型）的建立原理、数学表达及求解方法。特别地，书中对耦合界面（如机架与基础、导叶与蜗壳等）的动力学接口模型进行了详尽的论述，指出精确模拟这些接口是实现可靠耦合分析的关键。 针对实际工程中的复杂工况，如机组启停、负荷变化、事故工况（如甩负荷、短路等）以及地震作用下，本书提供了相应的耦合振动分析方法。作者们介绍了如何在动态模拟中考虑非线性因素，例如材料的损伤、接触非线性以及水-土-结构之间的复杂相互作用。对于地震响应分析，书中不仅考虑了地震波的输入方式，还特别强调了厂房与机组在地震激励下的耦合动力放大效应。 此外，本书还广泛涵盖了水电站机组与厂房耦合振动特性的评估与控制技术。在评估方面，除了传统的动力学分析，书中还引入了时频分析、奇异谱分析等先进信号处理技术，用于识别和分离不同激励源引起的振动成分，从而更准确地诊断振动问题。在控制方面，本书系统介绍了减振与隔振的技术手段，包括优化机组转速、调整水力参数、改进机组安装基础、设计厂房结构阻尼措施，甚至探讨了主动减振的可能性。书中还通过大量工程实例，详细展示了这些分析方法和控制技术的实际应用效果，分析了不同减振措施在不同工况下的有效性，为工程师提供了宝贵的参考经验。 本书的理论体系完整，分析方法严谨，既有坚实的理论基础，又紧密联系实际工程需求。通过阅读本书，读者可以深刻理解水电站机组与厂房之间复杂的动力学关系，掌握对耦合振动进行精确分析的工具与方法，从而有效地预防和解决水电站运行中出现的各类振动问题，保障机组安全稳定运行，延长设备使用寿命，提升发电效率。本书内容深入浅出，图文并茂，相信能成为水电工程领域的一本重要参考著作。

评分☆☆☆☆☆

我对于本书的语言风格和组织结构也比较在意。一本优秀的专业书籍，应该既有严谨的学术逻辑，又具备清晰的表达能力。我希望本书在介绍复杂理论和方法时，能够使用通俗易懂的语言，并辅以恰当的比喻和图表，帮助读者克服理解上的障碍。同时，我希望本书的章节安排能够合理，逻辑清晰，能够循序渐进地引导读者深入理解课题。例如，可以先从基础概念入手，再逐步深入到复杂模型和高级分析技术。每个章节的学习目标是否明确？是否有总结回顾？是否有课后习题或思考题？这些都有助于提升阅读体验和学习效果。我希望这本书能够成为一本让我能够反复研读，并且每次都能有所收获的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目是《水电站机组与厂房耦合振动特性及分析方法》，我刚翻了几页，就被深深吸引了。首先，这本书的选题非常有价值。水电站作为重要的能源基础设施，其稳定运行至关重要。而机组与厂房的耦合振动，是影响水电站安全性和效率的一个核心技术难题。过去，很多研究可能侧重于机组本身或者厂房结构的独立分析，但将两者耦合起来进行深入研究，并形成一套系统的分析方法，这无疑是向前迈出的一大步。我特别期待书中能够详细阐述这种耦合振动的机理，比如水流对机组的影响如何传递到厂房，又或者机组运行产生的振动如何影响厂房的稳定性，以及这种相互作用最终会如何影响整个水电站的长期健康。书中提到的“特性”分析，也让我充满了好奇，这是否意味着会涉及不同类型的水电站机组（如混流式、轴流式、贯流式等）在不同工况下（如满负荷、调峰、启停等）的振动表现差异？又或者会探讨厂房结构在不同地质条件、不同荷载下的响应特征？这些都是非常吸引人的研究方向。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书时，第一个感觉是它的专业性很强。从题目来看，它显然不是一本面向普通读者的科普读物，而是为相关领域的专业人士，比如水电工程师、结构工程师、振动分析师等量身打造的。书的封面设计虽然简洁，但给人一种严谨、扎实的感觉。我迫不及待地想了解书中是如何构建这个“耦合振动特性”的理论框架的。是基于经典的力学原理，还是引入了新的动力学模型？我特别想知道书中是如何将复杂的物理现象抽象化，并转化为数学模型进行描述的。是采用有限元方法，边界元方法，还是其他数值分析技术？书中对“分析方法”的强调，让我对它在实际应用中的指导意义充满了期待。是否会提供一套可操作的分析流程、软件应用指南，甚至是一些案例研究？能否帮助工程师们更准确地预测振动问题，从而提前采取预防措施，避免潜在的安全隐患，提高设备的使用寿命，减少维护成本？这本书的理论深度和实践指导性，是我非常看重的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目触及了一个非常实际且具有挑战性的工程问题。我作为一名潜在的读者，非常关心书中是否能够提供一些具体的工程实例来佐证其理论和方法。仅仅停留在理论层面，对于解决实际工程问题帮助有限。我希望书中能够选取一些典型水电站的案例，详细分析其机组与厂房的耦合振动特性，并展示所介绍的分析方法是如何应用于这些案例中的，最终取得了怎样的效果。这些案例分析，不仅能够加深读者对理论的理解，更能够展示出作者提出的分析方法在实际工程中的可行性和有效性，从而提升本书的实用价值。我希望这些案例能够覆盖不同类型的水电站，不同规模的工程，以及不同复杂程度的振动问题，从而展现出分析方法的普适性。

评分☆☆☆☆☆

我对本书中可能包含的数学模型和理论推导部分充满了好奇。从事相关领域的研究和实践，都离不开严谨的数学工具。我猜测书中会涉及大量的微分方程、矩阵运算、线性代数以及概率统计等内容。但我同时也希望，这些复杂的数学推导能够以一种清晰易懂的方式呈现出来，而不是枯燥的公式堆砌。书中是否会提供一些直观的物理图示或流程图来辅助理解？例如，在解释某个振动模式时，能否通过动画或示意图来展示其形态？在介绍某个分析算法时，能否提供伪代码或者逐步的逻辑分解？我期待书中在保持理论严谨性的同时，也能够兼顾读者的接受度和理解的便利性。毕竟，再先进的理论，如果无法被有效理解和应用，其价值也会大打折扣。这本书能否成为连接理论与实践的桥桥梁，是我非常关注的一个方面。

评分☆☆☆☆☆

本书的题目中“特性”这个词，让我对书中可能涵盖的分析维度产生了极大的联想。除了前面提到的机组类型和运行工况，这种“特性”是否还包括了与环境因素相关的方面？比如，地震激励下，机组与厂房的耦合振动特性会发生怎样的变化？水温、水位变化对这种耦合振动又会产生何种影响？书中的分析方法是否能够考虑这些外部干扰因素？我希望书中能够提供一种综合性的视角，将耦合振动置于更广阔的运行环境中去考量。同时，对于“特性”的分析，是否会涉及到对振动能量的传递和耗散的研究？例如，当振动产生时，能量是如何在机组和厂房之间进行转移的？哪些结构单元是能量的主要吸收者或传递者？这些能量分析，对于理解振动的根源和控制振动的发生，具有重要的理论和实践意义。

评分☆☆☆☆☆

我对书中可能提出的“分析方法”的创新性和实用性抱有很高的期望。在工程领域，方法是解决问题的关键。我希望书中不仅仅是罗列一些已有的分析工具，而是能够提出一些针对水电站机组与厂房耦合振动这一特定问题的、具有独创性的分析方法。这些方法是否能够提高分析的效率和精度？是否能够减少对计算资源的消耗？是否能够更有效地处理非线性问题？我特别关心书中是否会探讨如何将这些分析方法与实际工程项目相结合。例如，在设计阶段，如何利用这些方法来优化厂房和机组的结构设计，以达到最佳的减振效果？在运行维护阶段，如何利用这些方法来进行状态监测和故障诊断，及时发现潜在的振动异常？一言以蔽之，我希望这本书能提供一套切实可行、能够指导实践的分析工具箱。

评分☆☆☆☆☆

阅读一本技术专著，我非常看重其内容的深度和广度。对于《水电站机组与厂房耦合振动特性及分析方法》这本书，我希望它能够在“特性”和“分析方法”这两个方面都做到既深入又不失广阔。在“特性”方面，我希望它不仅能描述宏观的振动表现，还能触及微观的振动机理，例如材料的阻尼特性、接触面的摩擦效应、水流激振的频谱分析等。在“分析方法”方面，我希望它能够涵盖从理论建模、数值仿真到实验验证的全过程，并提供不同方法的优劣势对比和适用场景分析。我更期待书中能够对复杂工况下的耦合振动进行深入探讨，例如在发生异常工况、紧急停机等情况下，耦合振动会呈现出怎样的特殊规律，以及如何有效地应对。

评分☆☆☆☆☆

我期待这本书能够填补水电站领域在耦合振动研究上的某些空白。虽然关于振动和动力学分析的研究已经非常多了，但将机组与厂房作为一个整体，从耦合的角度去深入剖析，并形成一套系统性的方法论，这可能是一个相对新兴且具有挑战性的研究方向。我希望这本书能够对这个领域的研究现状做一个全面的梳理，然后在此基础上，提出作者的独到见解和创新性成果。我特别想了解，书中是否会涉及到一些前沿的研究成果，例如利用机器学习、人工智能等技术来辅助分析水电站机组与厂房的耦合振动特性？这些新兴技术能否为我们提供更高效、更智能的分析手段？我对这本书能否在理论和应用层面都具有一定的开创性，抱有浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅过程中，我对书中对于“耦合”概念的理解产生了浓厚的兴趣。通常，在工程领域，我们倾向于将系统分解为独立的子系统进行分析，这样可以简化问题。但水电站机组与厂房的振动，显然不是简单的独立行为叠加。水流的脉动、机组转子的不平衡、水轮机叶片的水动力载荷，这些动态载荷如何通过基础、支撑结构，甚至是基础岩石，传递到宏大的钢筋混凝土厂房，又反过来，厂房的变形和振动又如何影响机组的稳定运行？书中的“耦合”是否涵盖了流固耦合、结构动力学耦合等多个层面？我非常希望书中能够对这些不同类型的耦合机制进行详细的解析，并在此基础上提出相应的分析模型。例如，在描述流固耦合时，是否会涉及到计算流体动力学（CFD）与结构动力学（SD）的耦合？在描述结构动力学耦合时，是否会采用模态叠加法，还是直接的时域积分方法？这些分析方法的可行性和适用范围，对我来说至关重要。