曾永顺 ， 刘妍琦， 邓柳泓， 刘岚林， 姚志峰,2， 肖若富,2

(1.中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083； 2.北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心，北京 100083)

在动静干涉[1]、旋转失速[2]以及空化流动[3]等影响下，叶轮存在承受高幅值应力的风险. 在水体附加质量作用下，水中叶轮固有频率显著低于空气中[4]；在阻尼作用下，振动系统的振幅逐渐衰减，阻尼越大，振动衰减越快[5]. 为定量评估水力机械可能存在的过度振动，需要考虑叶轮在水中的固有模态和阻尼特性[6].

在瑞士洛桑联邦理工大学高速水洞中，ROTH等[7]采用空泡溃灭产生的激波激励水翼，采用激光多普勒测振仪获取振动响应，得到静水中固有频率. YAO等[8]和SEELEY等[9]采用压电片激励水翼，得到0～20 m/s流速范围内的固有频率，结果表明其相对变化量在10%以内. LIANG等[10]通过实验和模拟分析了附加质量效应的影响表明水环境能够降低叶轮固有频率，但空气中和水中有相似振型. 基于声固耦合的模态分析方法，有学者[8,11]得到水翼在水中不同阶次的固有频率，与实验结果相比较，相对偏差在7%以内. TORRE等[12]采用类似方法，得到水翼在不同淹没深度下的固有频率，结果表明随着淹没深度的增大固有频率逐渐减小. LIU等[13]在不同空化条件下研究了水翼的固有频率特性，研究发现空化越严重时固有频率越高. WANG等[14-15]基于声固耦合方法研究发现，当工作介质发生变化时，水中声速改变，水下结构可能会产生一个新的振动模态. 前人研……