随着我国水电事业的发展,已建、在建和规划了大批高水头、大容量水电站,厂房结构尺寸不断增大,结构刚强度相对较低,振动问题日益突出,特别是随着机组容量和水头的增大,巨型水电站的振动问题尤为突出。机组运行产生的激振力作用于厂房结构,可能会引起厂房结构的整体或局部振动。为适应水电站更高水头与大容量的发展方向,对于水力振动进行深入的研究和探讨是很有价值和必要的。水轮机水力振动是水电站厂房的主要振源之一,不同工况下流道内压力脉动分布的幅值、频率和相位等均不相同,属于不平稳的波动荷载,包括行波和驻波等复杂形式。为研究蜗壳和尾水管内压力脉动分布形式及其施加方式对厂房振动的敏感性,确定最不利作用情况,本文对压力脉动施加方式按行波和驻波作简化描述,研究不同形式水流压力脉动的幅值、相位分布特性,确定荷载的正确施加方式。明确压力脉动激励源的作用机理和振动响应规律,为厂房结构振动预测、评价和控制提供技术支撑。主要研究工作内容和成果结论如下:(1)基于ANSYS软件建立实际水电站厂房机组段模型,按行波形式荷载和驻波形式荷载简化描述蜗壳内压力脉动作用方式,使用surf154单元实现荷载幅值及相位的输入,通过谐响应分析和瞬态动力分析计算厂房在不同频率压力脉动作用下的振动响应,得出蜗壳外包混凝土振动幅值和相位分布,低频范围机墩、风罩和立柱行波方案最不利,楼板均布方案最不利;高频选择行波或驻波方案作为最不利荷载方案。(2)根据尾水管在部分出力工况下可能出现的压力脉动涡带分布状态,按行波形式荷载和均布形式荷载模拟尾水管中的压力脉动荷载作用方式。分别在直锥段、弯肘段和扩散段施加不同形式脉动压力荷载,通过谐响应分析得到水电站厂房结构在不同频率和不同形式压力脉动作用方式下的振动响应结果,对比行波方案和均布方案在位移和应力上的差异。得出建议使用同幅值同相位的均布荷载形式作为最不利方案的结论。(3)在水电站厂房模型中,对水轮机全流道施加均布、行波和驻波形式的压力脉动荷载方案,通过谐响应分析计算厂房典型部位特征点在不同方案下的位移和应力响应,对计算结果进行比对,发现转轮叶片数倍转频下,机墩、风罩和水轮机层柱以均布方案为最不利,楼板以行波方案最不利;导叶数倍转频下,发电机层楼板以行波和驻波方案为最不利方案,电气夹层楼板和立柱选择均布形式作为最不利方案。