一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法与流程

本发明涉及一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法，是一种泵房流道水工建筑物的设计方法，是一种预防火、核电厂循环水泵房流道内波浪共振的工程设计方法。

背景技术：

1、滨海电厂循环水泵房受外海波浪的影响，前池和流道内会产生一定的水位波动，水位波动幅值是滨海电厂设计和安全运行的重要控制指标之一。一方面，由波浪引起的水位波动传播至泵房内滤网时，有可能导致滤网前后出现较大的水位差，触发水位监测设备误报警，影响机组运行的稳定性。另一方面，传播进入泵房的较大水位波动可能引起循环水泵吸水室水位降低，进而产生漩涡、进气涡等不利水流流态，造成循泵震动、异响等，影响到电厂的取水安全。为预防较大的水位波动，通常措施是在取水口修建海工防波措施，然而这不仅增大工程占地，而且增加电厂的海工工程投资。

2、波浪传入半封闭建筑物内将发生反射、折射、破碎等复杂传播过程，由于入射和反射波浪的叠加作用，当入射波长与建筑物平面几何尺度满足一定关系时，建筑物内波高将出现极大值，便形成所谓的波浪共振现象。电厂循环水泵房流道为一典型的半封闭结构，根据所选择旋转滤网形式的不同，其流道布置方式也不尽相同，典型的如板框滤网流道布置型式(板框滤网为“网外进水，网内出水”型式)和鼓形滤网流道布置型式(鼓形滤网为“网内进水，网外出水”型式)。当外海入射波浪与流道平面几何尺度满足共振条件时，流道内将不可避免的出现较大的水位波动，对电厂的安全稳定运行产生不利的影响。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法。所述的方法根据大量泵房流道波浪物理模型试验检测结果，提出了入射波浪长度与泵房流道平面几何尺度耦合共振的条件，给出预防泵房流道内波浪共振的设计方法，从而解决了泵房流道内波浪共振的问题。

2、本发明的目的是这样实现的：一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法，所述方法的步骤如下：

3、步骤1，收集资料：收集泵房流道前池的水文和入射波浪资料，包括不同设计潮位或水深d对应的设计入射波高h、设计波浪周期t的资料；

4、步骤2，计算入射波长：根据水深d和设计波浪周期t，计算设计波浪的波长l：

5、计算波浪角频率ω：

6、ω＝2πt

7、计算无量纲水深kd：

8、

9、式中：y＝ω2dg，c1＝0.6666666666，c2＝0.3555555555，c3＝0.1608465608，c4＝0.0632098765，c5＝0.0217540484，c6＝0.0065407983；

10、计算设计波浪的波长l：

11、l＝2πk；

12、步骤3，计算吸水室波浪共振长度：吸水室波浪共振长度s包括：流道进口至吸水室胸墙之间距离l1的长度加上吸水室胸墙反射波的长度l2：

13、s＝l1+l2；

14、步骤4，判断波浪共振条件：比较设计波长l与吸水室波浪共振长度s，当l与s相等或相近，即l/s≈1.0时，吸水室内发生波浪共振，波高出现极大值；

15、步骤5，预防措施：当设计波长l与吸水室波浪共振长度s相等或相近时，通过改变流道共振长度或增加防共振构筑物。

16、进一步的，所述的计算吸水室波浪共振长度所计算的是鼓形旋转滤网流道布置形式，所述的吸水室波浪共振长度的计算如下：

17、流道进口胸墙至吸水室胸墙之间距离l11的长度：进水流道的长度a加上鼓网间的长度b，减去鼓网间进口胸墙的长度c：

18、l11＝a+b-c；

19、吸水室胸墙反射波的长度l21的长度：鼓网间的长度b减去鼓网间进口胸墙的长度c：

20、l21＝b-c。

21、进一步的，所述的计算吸水室波浪共振长度所计算的是板框滤网流道布置形式，所述的吸水室波浪共振长度的计算如下：

22、流道进口至吸水室胸墙之间距离l12的长度：进水流道的长度e加上滤网间流道的长度f：

23、l12＝e+f；

24、吸水室胸墙反射波的长度l22的长度：滤网间流道的长度f：

25、l22＝f。

26、进一步的，所述的防共振构筑物是设在流道进口沟管。

27、本发明的优点和有益效果是：本发明给出了流道吸水室波浪共振长度s的定义：入射波浪传播到吸水室直立胸墙处发生反射，当反射波遇到流道内胸墙再次反射时，波浪传播所形成“闭合回路”的总长度即为吸水室波浪共振长度s。提出了流道吸水室发生波浪共振的判据：设计波长l与吸水室波浪共振长度s相等或相近，即l/s≈1.0时，吸水室发生波浪共振，波高出现极大值。该判据的建立为预判泵房流道平面几何尺度设计的合理性，以及预防流道吸水室波浪共振措施的科学设计提供了依据。

技术特征：

1.一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述的计算吸水室波浪共振长度所计算的是鼓形旋转滤网流道布置形式，所述的吸水室波浪共振长度的计算如下：

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述的计算吸水室波浪共振长度所计算的是板框滤网流道布置形式，所述的吸水室波浪共振长度的计算如下：

4.根据权利要求2或3所述的设计方法，其特征在于，所述的防共振构筑物是设在流道进口沟管。

技术总结
本发明涉及一种预防泵房流道内波浪共振的设计方法，包括：收集资料；计算入射波长；计算吸水室波浪共振长度；判断波浪共振条件；预防措施。本发明给出了流道吸水室波浪共振长度S的定义：入射波浪传播到吸水室直立胸墙处发生反射，当反射波遇到流道内胸墙再次反射时，波浪传播所形成“闭合回路”的总长度即为吸水室波浪共振长度S。提出了流道吸水室发生波浪共振的判据：设计波长L与吸水室波浪共振长度S相等或相近，即L/S≈1.0时，吸水室发生波浪共振，波高出现极大值。该判据的建立为预判泵房流道平面几何尺度设计的合理性，以及预防流道吸水室波浪共振措施的科学设计提供了依据。

技术研发人员：郭永鑫,付辉,郭新蕾,杜涛,李甲振,王涛,潘佳佳,王琪,周中元,孙亚翡,谭震
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11