水工弧形闸门水流脉动压力特性的试验研究北大核心

弧形闸门属轻型结构,其振动、稳定性等直接与水流脉动压力相关。为研究弧形闸门上水流脉动压力特性,在试验室内开展了一系列模型试验,通过对闸门面板上大量测点水流脉动压力数据的系统分析,获得了水流脉动压力幅值和频率在闸门面板上的分布规律,以及闸门开度、上下游水位变化对脉动压力的影响。     

水工弧形闸门水流脉动压力特性的试验研究

弧形闸门属轻型结构,其振动、稳定性等直接与水流脉动压力相关。为研究弧形闸门上水流脉动压力特性,在试验室内开展了一系列模型试验,通过对闸门面板上大量测点水流脉动压力数据的系统分析,获得了水流脉动压力幅值和频率在闸门面板上的分布规律,以及闸门开度、上下游水位变化对脉动压力的影响。     

黔中水利枢纽工程泄洪放空洞弧形工作闸门时均压力和脉动压力特征研究

目前我国水利工程建设已经进入高峰期,高水头闸门的设计和施工中经常会遇到高速水流问题,因此高速水流对闸门在不同开度下引起的时均压力和脉动压力是我们必须研究的问题。时均压力和脉动压力对闸门的震动、空蚀和冲刷都有着密切的关系,由于实际工程的复杂性,多数工程中的高速水流对闸门问题很难用理论分析求得解答,通常是由实验量测。通过物理模型实验与理论分析相结合的方法是解决水流时均压力和脉动压力问题的一种有效方法。     

大型液压启闭下卧式弧形闸门流激振动及抗振优化研究

大型液压启闭弧形下卧门系特种门型，其水力结构特征有其特殊性。因泄水闸泄流的弗氏数普遍较低，下泄水流流态和对门体的作用力复杂，且闸门面板采用全包结构，存在较大的浮动力，容易引起结构的动力失稳。针对下卧门结构构造及运行特点，通过水动力荷载模型，研究测试不同运行工况下作用于闸门结构各部位的水流脉动压力荷载，获得脉动压力的数字特征及谱特征；通过水弹性振动模型，揭示了闸门发生强烈振动的原因；通过三维有限元空间数值模型，研究闸门结构的静动力特性，取得闸门结构的应力位移分布及闸门结构的流固耦合振动特性，为结构的共振分析提供科学判据。通过对闸门结构水力结构特征成果的综合分析，提出解决闸门强烈振动的抗振优化布置方案，确保工程运行安全。     

基于三维有限元的弧形闸门安全稳定性分析

弧形闸门具有启闭力小、过流流态好等优点,但在高淹没度条件下启闭时,水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。结合某水利枢纽工程实例,利用有限元软件对闸门结构静动力、自振特性、脉动压力频谱等进行了分析。结果显示,各工况条件下的闸门应力均在材料强度的允许范围内,且闸门各方向的位移均较小,表明闸门结构的强度和刚度均可满足设计要求。     

水工弧形空腔闸门动力特性数值分析

大尺寸弧形钢闸门振动剧烈时可能会引起动力失稳破坏。为了解新型翻转式弧形空腔闸门的动力特性,通过Fortran语言自编用户子程序,利用商业有限元软件ABAQUS二次开发功能将模型试验测定离散的水流脉动压力数据转化为作用在闸门上的水动力荷载,基于随机振动分析方法对该空腔闸门进行结构动力数值仿真:①对不同工况下的闸门自振特性进行计算,得到闸门的自振频率和振型;②根据频谱分析理论,对水流脉动压力时域曲线进行了频谱分析;③计算了不同工况下闸门的随机振动响应;④编写了位移、应力最值处理程序。计算结果表明:闸门结构局部应力较大,超出结构容许应力,需对闸门结构进行修改优化,否则结构局部强度不满足要求。     

大跨度对拉式浮体闸门流激振动特性研究——以南水北调中线一期引江济汉工程对拉式闸门为例

为研究大型对拉式水工钢闸门的静动力特性及流激振动响应特性,以南水北调中线一期引江济汉工程拾桥河枢纽为依托,采用三维有限元方法对闸门结构进行静动力分析,并通过水弹性物理模型试验监测成果,验证结构分析的合理性以及闸门在不同运行工况下的振动特性,获得了作用于闸门结构的水流脉动压力荷载,取得了闸门结构在流固耦合条件下的固有振动模态参数,揭示了闸门结构在不同运行工况下的振动加速度、动位移及动应力响应特性。研究成果对工程今后的调度运行以及同类型工程建设具有参考意义。     

弧形钢闸门流固耦合自振特性分析

为了使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动主频率段,以保证闸门的安全,采用三维有限元的数值方法,考虑流固耦合作用,得出了弧形钢闸门在不同开度下的自振频率和振型模态特性。计算结果表明:水体对闸门的影响总趋势是使其自振频率降低、振动模态发生变化;闸门的自振频率随着开度非线性变化。     

平面钢闸门流固耦合分析与优化设计

针对潜孔平面钢闸门在启闭过程中,受水流脉动压力荷载作用可能引起强烈振动而容易发生 破坏的问题,以某引水工程取水口工作闸门为例,运用有限元软件,采用流固耦合法,对平面钢闸门进行 了流固耦合分析,得到闸门的自振频率;通过对闸门进行水动力学模型试验分析,得到作用在闸门底缘 上的脉动压力能量主要集中在20Ｈｚ以内,并以此预测出闸门有产生共振的风险。为防止闸门在运行中 产生共振,对闸门进行优化设计。结果表明,通过提高闸门的自振频率,使闸门的自振频率远离脉动水 流高能区,能够有效预防闸门产生共振的风险。     

自动滚筒闸门脉动压力特性试验研究

用于多泥沙河流的自动滚筒闸门在自动启闭过程中会因水流脉动压力而产生振动,引起闸体失稳或结构破坏。针对自动滚筒闸门启闭过程中水流边界条件情况,制作了滚筒闸门模型,对不同上游水位、不同开度时水流脉动压力进行了物理模型试验。试验表明,自动滚筒闸门水流脉动压力过程具有呈正态分布的随机平稳特性,闸门脉动压力主频为轴流泵转轮叶片频率,闸体下缘跌坎处旋涡导致水流紊动强度增大而产生0.5 Hz低频脉动压力,低频脉动压力沿闸体迎水面向上游传递,振幅逐渐减小。脉动压力主频幅值与闸下开度正相关,与上游水深负相关,低频脉动压力幅值与闸下开度负相关;过圆筒中心逆时针角度为0°、45°、90°、135°、180°对应的圆筒壁处布设5个测点,水深由28.04 cm至34.04 cm时其脉动压力主频幅值分别减小了10.9%、13.3%、42.9%、20.6%、36.2%,闸下开度由0 cm增大到5.0 cm时脉动压力主频幅值增大了139.1%、139.8%、20.6%、57.2%、91.8%。