水力机械锯齿波压力脉动探讨

徐洪泉，李铁友，王万鹏，廖翠林

（中国水利水电科学研究院，北京 100038）

水力机械锯齿波压力脉动探讨

徐洪泉，李铁友，王万鹏，廖翠林

（中国水利水电科学研究院，北京 100038）

本文首先论述了锯齿波在水力机械的压力脉动和振动波形中大量存在，说明了对其进行深入研究的必要性。然后分析了锯齿波压力脉动产生的两大可能原因，其一是涡带空腔及周围自由涡带来的压力速升速降或空化空腔快速收缩-膨胀带来的冲击，其二是大幅值压力波在传播过程中因密度变化而产生的波形畸变；而对于尾水管涡带压力脉动而言，其主要原因是前者。在对锯齿波压力脉动进行快速傅里叶分析时，会分析出与主频压力脉动频率呈整数倍关系的所谓倍频分量，其实是一种假象。

水力机械；压力脉动；锯齿波；频谱分析；倍频

1 引言

在水力机械压力脉动信号中，有调谐波，也有非调谐波，而且大多数是非调谐波。有比较对称的锯齿波，有急升缓降的锯齿波，也有急降缓升的锯齿波，还有急升急降的平底波等，反而是标准的调谐波比较少见。由于这些急升、急降压力波的存在，可能会给叶片等过流部件带来比调谐波更大的冲击力，造成更严重的危害。另外，在用快速傅里叶变换将这些非调谐信号转换成许多个调谐波的合成结果时，可能会“捏造”出一些实际不存在的所谓倍频信号（如图1所示），可能会误导我们去查找本来不存在的倍频波。在国际电工委……