第41卷第5期2023年5月水电能源科学WaterResourcesandPowerVol.41No.5May2023DOI:10.20040/j.cnki.1000-7709.2023.20221075基于希尔伯特—黄变换的过闸水流脉动压力时频特性分析张蕊1,沈春颖1,马江霞1,2(1.昆明理工大学电力工程学院,云南昆明650500;2.华能澜沧江水电股份有限公司,云南昆明650214)摘要:平面闸门通过启闭控制蓄水和泄水,在运作时容易受水流脉动压力作用而发生破坏。为研究闸门启闭运动与过闸水流的相互作用过程,首先对不同底缘形式下的闸门启闭过程中过闸水流进行三维数值模拟,再采用希尔伯特—黄变换对过闸水流脉动压力信号进行时频特性分析,得到信号的时间—频率—幅值信息,对比分析发现在前倾45°、后倾30°的组合式闸门底缘,在闸门底部受脉动压力作用较平缓,测点能量幅值的变化差值最小,水流流态较为稳定。该研究可为平面闸门过闸水流脉动压力分析提供参考。关键词:平面闸门;闸门底缘;脉动压力;希尔伯特—黄变换;时频特性分析中图分类号:TV131文献标志码:A文章编号:1000-7709(2023)05-0174-04收稿日期:2022-05-20,修回日期:2022-07-22基金项目:国家自然科学基金项目(52069009);昆明理工大学引进人才科研启动基金项目(KKSY201904008)作者简介:张蕊(2000-),女,硕士研究生,研究方向为水力学,E-mail:zhangruisyx@163.com通讯作者:沈春颖(1982-),女,博士、正高级实验师,研究方向为工程水力学,E-mail:shengchunying520@163.com1引言平面闸门启闭过程是一个动态过程,其闸门底部测点的脉动压力信号为非平稳非线性信号。在这个动态过程中,研究闸门过闸水流的水动力学特性尤为重要。研究表明,平面闸门流激振动的振源来自于过闸湍流的压力脉动,目前关于在闸门不同开度下的水流脉动压力的研究成果较多,但对于启闭过程中各时间尺度下脉动压力信号的时频分析相对较少。对此,本文采用一种非线性非平稳、由数据本身驱动的信息处理方式即希尔伯特—黄变换(HHT)进行信号分解,在闸门运行过程、由数据本身驱动的闭动态过程中,能得到对应脉动压力信号中闸门的时间频率和幅值信息,在确保闸门安全运行和水流流态稳定中具有一定研究意义[1,2]。2希尔伯特—黄变换法原理希尔伯特—黄变换的原理为首先通过经验模态分解(EMD)这一信息简单化分解方法,得到有限数量固有模态函数(IMF)。将信息划分为彼此不同且独立成份的叠加。EMD按照数据信息自身的时间尺度特征来实现信息分析,有着高度自适应功能。因为无需基函数,EMD几乎能够完成所有类型信息的简单化分解,特...
