顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析

赵宏磊; 蒋博闻; 范洋铭; 梁权伟; 何启源; 王世建; 周俊鹏; 王明坤; 邹茂娟

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顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析

特别策划——抽水蓄能机组关键部件安全与水力稳定性研究 | 更新时间：2026-01-12

- 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析
- 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析
- 水电与抽水蓄能 2025年11卷第6期页码：24-29
- 作者机构：
  
  1. 东方电气集团东方电机有限公司
  2. 雅江清洁能源科学技术研究(北京)有限公司
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  东方电气集团东方电机有限公司《科研指南》研究项目“水轮机过渡工况下的稳定性研究(一期)”(2D-KY230033-02);企业联合项目“高水头大容量水斗式/混流式水轮机机组可行性研究”(YCED2023/D05B)
- DOI：
  中图分类号： TV734.1
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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赵宏磊, 蒋博闻, 范洋铭, 等. 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析[J]. 水电与抽水蓄能, 2025,11(6):24-29.

赵宏磊, 蒋博闻, 范洋铭, et al. 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析[J]. 2025, 11(6): 24-29.
赵宏磊, 蒋博闻, 范洋铭, 等. 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析[J]. 水电与抽水蓄能, 2025,11(6):24-29. DOI：

赵宏磊, 蒋博闻, 范洋铭, et al. 顶盖水下模态特性研究：转轮影响的流固耦合分析[J]. 2025, 11(6): 24-29. DOI：

摘要

水轮机顶盖水下模态特性直接影响机组的运行安全性，现有研究在分析顶盖水下模态时通常忽略转轮的影响，将其简化为刚性边界，无法准确反映实际的流固耦合效应。本文采用真机试验、“圆盘—间隙水体—圆盘”无量纲理论建模和流固耦合数值分析结合的方法，系统研究了转轮对水轮机顶盖水下模态特性的影响机理。研究表明：①水体附加质量效应使顶盖模态频率显著下降，一节径和二节径模态的频率下降率分别为7.36%和15.22%；②间隙比和刚度比存在强烈的非线性耦合效应，频率下降率随刚度比增加而减小，且在小间隙条件下(ξ<0.2)这种影响极为敏感，在κ≈1附近出现特征拐点；③考虑转轮影响的计算方法与试验结果误差控制在5%以内，而忽略转轮影响的误差可达15%以上，充分验证了转轮柔性对顶盖水下模态特性的决定性作用。研究成果揭示了顶盖—转轮耦合系统的动力学机理，为水轮机的精准避振设计和振动控制提供了理论依据。

Abstract

关键词

Keywords

references

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