基于较高流速流激振动的拦污栅结构优化

张冰雪; 王先政; 王涛; 鄢天留; 尹燕辉; 李伟; 史广泰

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基于较高流速流激振动的拦污栅结构优化

更新时间：2026-02-13

- 基于较高流速流激振动的拦污栅结构优化
- Vol. 52, Issue 2, Pages: 69-75(2026)
- 作者机构：
  
  1. 中国水电建设集团圣达水电有限公司
  2. 四川圣达水电开发有限公司
  3. 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TV732+.2
- Published：2026
- 稿件说明：
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张冰雪, 王先政, 王涛, et al. 基于较高流速流激振动的拦污栅结构优化[J]. 2026, 52(2): 69-75.
DOI：

张冰雪, 王先政, 王涛, et al. 基于较高流速流激振动的拦污栅结构优化[J]. 2026, 52(2): 69-75. DOI：

摘要

水电站机组投入运行后，拦污栅栅条若发生脱落或断裂，可能导致大型污物进入机组流道，严重威胁机组运行安全。为此，采用有限元方法对原拦污栅结构进行流场数值模拟，分析其破坏原因，并开展结构优化。有限元模拟结果显示，底部三节拦污栅在较高流速下易因激振产生共振而被破坏。优化设计聚焦于底部三节拦污栅，在保持栅条截面高度和间距不变的前提下，采用鱼腹形双主梁结构，并使主梁与梳齿型连接板沿水流方向布置，以增大过流面积、减弱涡激振动。同时，将栅条截面由矩形改为双圆头结构，以改善水流流态，减少局部涡流和应力集中。通过理论计算与数值模拟相结合的方法，分析了优化前后拦污栅的干扰频率和自振频率。结果表明，两种方法得到的结果基本吻合。此外，对优化前后拦污栅的水头损失进行计算，结果显示优化后结构的水头损失显著降低。研究表明，优化后的拦污栅结构具有更优的水流特性，可有效解决栅条共振脱落问题。

Abstract

关键词

Keywords

references

郭子君.抽水蓄能电站拦污栅条多攻角流激振动分析[D].大连理工大学,2022(02).

王秋绎.拦污栅栅条流场特征和共振分析[D].大连理工大学,2020(02).

张述淼,朱慧,胡梦溪,赵建平,刘珂,韩昌海.超常规流速下栅条涡脱频率影响因素研究[J].江苏水利,2025(03).

王猛,韩春辉,姚钰龙,蒋东进.闸站拦污栅栅条的流激振动特性与结构设计优化[J].吉林水利,2024(10).

杨家富,骆佳玲,王文全.中低雷诺数下拦污栅结构动态绕流数值模拟[J].工程力学,2025(04).

朱洪涛,高学平,刘殷竹,王建华,杨喜军,郭芹庆,蒋逵超.竖井弯道段对进出水口水力特性影响研究[J].水动力学研究与进展A辑,2022(05).

高学平,袁野,刘殷竹,朱洪涛,刘帅.拦污栅结构对进出水口水力特性影响试验研究[J].水力发电学报,2023(02).

王亚辉,张慧鹏,尚力阳,周甲伟,张智勇,范素香.基于BP神经网络与遗传算法的拦污栅结构优化设计[J].人民黄河,2022(03).

高学平,朱洪涛,刘殷竹,孙博闻,陈昊.进出水口双向流动结构流速分布与脉动规律研究[J].水利学报,2022(06).

郭红浩,张晓锋.某厂顶溢流式电站拦污栅破坏原因分析[J].长江科学院院报,2018(12).

申永康,方寒梅,赵春龙,刘铨鸿,王正中.大型拦污栅结构液固耦合流激振动分析[J].振动与冲击,2014(21).

王振宇.王甫洲水电站拦污栅的损坏原因分析与处理[J].水电站设计,2012(01).

M. Ricci,L. Patruno,S. de Miranda,F. Ubertini.Flow field around a 5:1 rectangular cylinder using LES: Influence of inflow turbulence conditions, spanwise domain size and their interaction[J].Computers and Fluids,2017.

Ricci M.,Patruno L.,de Miranda S.,Ubertini F..Effects of Low Incoming Turbulence on the Flow around a 5 : 1 Rectangular Cylinder at Non-Null-Attack Angle[J].Mathematical Problems in Engineering,2016.

Claudio Mannini,Antonino Maria Marra,Luca Pigolotti,Gianni Bartoli.The effects of free-stream turbulence and angle of attack on the aerodynamics of a cylinder with rectangular 5:1 cross section[J].Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics,2016.

Yen Shun C.,Yang Chen W..Flow patterns and vortex shedding behavior behind a square cylinder[J].Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics,2011(8).

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