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SL158-2010 水工建筑物水流压力脉动和流激振动模型试验规程.pdf简介：

SL158-2010 水工建筑物水流压力脉动和流激振动模型试验规程.pdf部分内容预览：

方法和技术要求，提高试验研究成果的科学性、准确性和可靠 性，特编制本标准。 1.0.2本标准适用于水工建筑物水流压力脉动模型试验、流激 振动模型试验和数值模拟研究。 1.0.3流激振动可采用模型试验和数学模型计算两种模拟方法。 1.0.4本标准的引用标准有：

1.0.2本标准适用于水工建筑物水流压力脉动模型试验、流激

《水工（常规）模型试验规程》（SL155）。 1.0.5水工建筑物水流压力脉动和流激振动模型试验除应符合 本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定

2.1.1根据研究任务和要求低压流体输送用焊接钢管 GBT-3091-2015，应编制研究大纲，并在研究过程 中做必要的修正和补充。 ：

2.1.1根据研究任务和要求，应编制研究大纲，并在研究过程 中做必要的修正和补充。 2.1.2研究大纲内容宜包括项目概况、工程基本资料、研究目 的和内容、技术路线及模拟方法、进度计划、预期成果、研究负

2.1.2研究大纲内容宜包括项目概况、工程基本资料、研究目 的和内容、技术路线及模拟方法、进度计划、预期成果、研究负 责人和参加人员等。

2.2.1试验前应收集工程概况、总体布置、水工建筑物泄流能 力及特征水位等资料。

力及特征水位等资料。 2.2.2试验前应收集研究范围内的地形资料和相关建筑物布置 及体型图等资料。

2.2.2试验前应收集研究范围内的地形资料和相关建筑物布置

2.3.1模型试验报告宜包括前言、工程概况、试验自的与内容、

2.3.1模型试验报告宜包括前言、工程概况、试验自的与内容 模型设计与制作、量测方法、模型验证、试验结果与分析、结论 与建议等内容。

2.3.2数学模型计算报告宜包括前言、工程概况、计算目的与

2.3.2数学模型计算报告宜包括前言、工程概况、计算目的与 内容、模型及计算方法、模型验证、计算结果与分析、结论与建 议等内容，

2.3.3成果提交形式宜包括研究报告、电子文档、录像和照

2.3.3成果提交形式宜包括研究报告、电子文档、录像和照 片等。

3.0.1水流压力脉动模型试验，应满足儿何相似、水流运动相 似和动力相似，遵循弗劳德相似准则。 3.0.2水工建筑物流激振动模型试验除应遵循3.0.1条相似准 则外，同时还应满足结构动力相似，包括结构物的几何条件、物 理力学特性、运动条件和边界条件等。当结构动力相似条件难以 完全满足时，可根据研究尚题的特点和要求，采用质量变态或刚 度变态模型模拟。

3.0.3水流与水工结构流固耦合振动模型试验，应满足水流和 弹性体两者主要参数的相似（即水弹性相似）与模型比尺的 致性。

4.0.1订 试验供水系统、试验设备与量测仪器应遵循SL155的相 关规定。 4.0.2讠 试验可利用水箱、水槽或结合水工模型进行。 4.0.3 试验使用的量测仪器、仪表应符合国家计量认证的有关 要求。

4. 0.4试验可选择以下一次

压力传感器； 力传感器和力锤： 一应变传感器； 一速度传感器； 加速度传感器； 位移传感器，

1.0.5试验可选择以下二次量测仅

动态应变仪； 滤波器； 电荷放大器； 电压放大器； 信号采集分析系统

5.0.1水流压力脉动模型的设计应遵循3.0.1条相似准则。 5.0.2水流压力脉动试验模型设计应根据试验研究要求，并综 合考虑建筑物特点、尺寸、水头、流量、试验量测精度和试验室 条件等因素，选定适宜的模型类型和比尺。需要测量面压力脉动 荷载时，应研制专用的传感器。 5.0.3水流压力脉动测点应根据水流流态和研究需要布置。 5.0.4流激振动模型的设计应遵循3.0.1～3.0.3条相似准则， 5.0.5流激振动试验模型比尺的确定除应满足5.0.2条的规定 外，还应考虑水工建筑物材料水弹性模拟的可行性。 5.0.6流激振动模型应对结构物模型材料的物理力学参数进行 验证，主要的物理力学参数应符合相似比尺的要求。对一些特殊 可题，可选用变态模型模拟。 5.0.7流激振动模型在截取模拟范围时，应分析结构物边界约 束条件的影响，

6.0.1应绘制模型总体布置图、结构物模型详图和测点布置图， 并提出模型加工及安装要求。

并提出模型加工及安装要求。 6.0.2压力脉动传感器应与测压表面齐平且垂直。若测点需用 寻管引出再接压力传感器时，导管宜采用长度小于30cm的刚 性管。

6.0.2压力脉动传感器应与测压表面齐平且垂直。若测点需用 寻管引出再接压力传感器时，导管宜采用长度小于30cm的刚 性管。 6.0.3流激振动的结构物模型应根据5.0.4~5.0.7条模型设计 的要求，选用特殊材料制作。 6.0.4测振传感器安装及测试系统各部件的连接应牢固，并注 意绝缘和防水等。

的要求，选用特殊材料制作。

7.0.1试验应按以下要求执行

7.0.1试验应按以下要求执行： 1水流压力脉动和流激振动试验，应根据试验任务的要求 确定试验组次。 2试验数据的采集应符合随机数据采样定理的要求，并根 据水流特点和结构动力特性选择合适的采样时间间隔和样本 容量。 3压力脉动和结构物振动均属随机过程，宜进行3次以上 量测

7.0.2根据试验要求，宜选择以

各种工况下水流压力脉动； 结构物模态试验及相应参数； 各种工况下结构物流激振动动力响应参数

8流激振动数值模拟原则

8.0.1水工建筑物的流激振动问题可采用数学模型结合水流压 力脉动测试结果进行研究；必要时应采用流激振动物理模型试验 与数学模型相结合的方式进行研究。 8.0.2水工建筑物的模态特性可采用数学模型进行分析，并与 水弹性模型试验的模态分析相互验证。 8.0.3水工建筑物流激振动数学模型计算成果与水弹性模型试 验成果可相互验证，互为补充。

9.0.1 应阐述试验所使用的仪器设备及其性能 9.0.2 应阐述流激振动试验制模材料的选定及其相似性。 9.0.3 试验数据应采用以随机过程理论为基础的随机数据处理 方法进行分析处理

9.0.2应阐述流激振动试验制模材料的选定及其相似性。 9.0.3试验数据应采用以随机过程理论为基础的随机数据处理 方法进行分析处理。 9.0.4水流压力脉动试验数据经分析处理后，对于平稳随机过 程可用压力脉动均方根值（脉动强度）、最大值、最小值、功率 普等特征来描述其脉动特性，必要时还应以概率密度和相关函数 等特征来描述脉动特性，并绘制相应图表；对非平稳随机过程， 则应根据问题的特点采用非平稳随机过程的特征函数进行描述。 9.0.5结构物流激振动试验数据分析处理可遵循9.0.4条的 规定。 9.0.6对流激振动的试验观测数据应结合数学模型的计算结果 进行印证分析。

9.0.7应以各阶振型和频率来描述结构物的自振特性，并绘成 相应图表。

9.0.7应以各阶振型和频率来描述结构物的自振特性，并绘所

9.0.9应论述水工建筑物流激振动特性及其对工程安全的影响 并提出改善措施。

执行本标准时，标准用词应遵循下表规定。

执行本标准时，标准用词应遵循下表规定

华人民共和国水利行业标

水工建筑物水流压力脉动和流激振动

总则· 一般规定 14 相似准则·· 16 试验设备和量测仪器· 21 模型设计 22 模型制造与安装 .· 23 试验方法与观测内容. 24 流激振动数值模拟原则 25 资料整理与成果分析 26

2.1.2承担试验任务的研究人员需要广产泛听取设计、管理和施 工等部门的意见，及时进行信息反馈，确保按时、高质量地完成 任务，为工程设计、施工提供切实可行的科学依据。

基本资料是开展试验工作的前提条件，使用资料时要对资料 进行认真分析和校核，发现问题要仔细考证，及时与提供资料的 部门进行商酌并进行取舍。

试验报告正文可参考下列格式编写

（1）前言说明研究项目的由来、目的、主要内容、技术路 线、基础资料、研究依据和参考资料及其他需要说明的问题。 （2）：工程概况介绍工程所在位置、流域，水库（围堰）特征 指标，枢纽布置和泄水（导流）建筑物尺寸及其应用条件等。 （3）模型设计方法包括模型相似性、模型限制条件、模型中 各比尺的选择和计算、模型平面布置及仪器设备等。 （4）模型制作及量测仪器设备、模型制作的方法和精度控 制、主要量测仪器设备的性能及精度。 （5）模型率定和验证试验。 （6）试验方案拟定。 （7）各试验方案成果分析，包括：观测数据的可靠性和精度 分析；试验数据采集和分析处理的方法；流激振动试验制模材料 的选定及其相似性；对流激振动的试验观测数据应结合数学模型 的计算结果进行印证分析；以各阶振型和频率来描述结构物的自

振特性，并绘成相应图表；论述各部位压力脉动特性及对工程的 影响；论述水工建筑物模态特性；论述水工建筑物流激振动特性 及其对工程安全的影响，并提出改善措施。 （8）结论与建议。

3.0.1水流压力脉动模型试验中，脉动要素统计特征量的相似

3.0.1水流压力脉动模型试验中GB∕T 19766-2016 天然大理石建筑板材，脉动要素统计特征量

比尺与模型比尺L，关系为

对于水流压力脉动频率的模型相似律，目前仍存在两种 见解。 其一，由流体力学的基本方程出发得出的模型律和重力相似 准则相一致，即压力脉动的欧拉数和斯特劳哈尔数（Strouha Number)，分别为

式中uo一一平均流速，m/s。 由式（2）和式（3）得 压力脉动均方根值比尺 (p),=L, 压力脉动频率比尺 f, =L, 其二，由原型观测和不同比尺的模型 型律： 压力脉动均方根值比尺 (2),=L 压力脉动频率比尺 f, 二L" 由于量测方法、使用仪表和资料整理方 得出的 m、n 值也不尽相同，m~l、nα~

) = 1 (S,)r =(fL/uo)r = 1

(/p), =L, f, =L,

压力脉动均方根值比尺 Vp'2),=Lr （4） 压力脉动频率比尺 f,=L （5） 其二，由原型观测和不同比尺的模型试验得出的经验模 型律：

其二CJ∕T 148-2001 城市供水 粪性链球菌的测定，由原型观测和不同比尺的模型试验得出的经验模 型律：