弧形闸门自振特性研究

以密云水库第二溢洪道弧门动力问题为背景，考虑禀不对闸门自振特性的影响，采用MSC公司开发的结构计算软件NASTRAN的流固耦合的附加质量数值模型，对该弧门的自振特性进行了分析。通过将该弧门自振频率的有限元计算结果与原型实测值进行对比，验证了有限元计算模型的正确性。同时，还探讨了流固耦合对换闸门自振特性的影响。结果表明，库水对弧形闸门自振频率和振型有显的影响，在弧形闸门设计中，支臂截面特性的选取对弧门的动力特性影响较大。     

三支臂弧形闸门结构自振特性研究

为了掌握某水电站三支臂弧形闸门的自振特性,建立了4种计算模式下的有限元模型,运用ANSYS软件计算了闸门的自振特性并对不同计算模式下的计算结果进行了分析比较,研究结果可为同类闸门结构的设计计算提供参考。     

考虑水流耦合效应的弧形闸门结构自振特性

为进一步揭示大型弧形闸门自振特性受水流影响的变化特征,以引汉济渭工程黄金峡水利枢纽大型弧形闸门为工程背景,采用有限元通用程序ＡＮＳＹＳ建立了该水闸不考虑水流、附加质量法考虑水流、流固耦合效应考虑水流的3种空间有限元计算模型,分别按照闸门不同开度进行了21种工况的自振特性仿真模拟计算,并结合前20阶固有频率和典型振型图分析了该水闸的动力特征。结果表明:相同条件下,采用附加质量法和考虑流固耦合效应的计算方法,水闸结构的各阶固有频率最大相差可达8．2％,大型弧形水闸结构的自振特性复杂且受水流影响较大,利用流固耦合效应有限元模型考虑水流对闸门结构自振特性影响的分析方法能更精确地描述水闸结构的动力特征。     

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。     

基于有限元法的露顶式弧形闸门动力特性研究

利用已有载荷和材料参数在ANSYS中建立了露顶式弧形闸门有限元模型,利用有限元法的模态分析对闸门无水工况下全闭和有水工况下不同开度的动力特性进行了计算和分析。结果表明:角木塘弧形闸门出现共振的可能较小,高变形区和高应力区集中于支臂及斜支杆;角木塘弧形闸门的自振频率范围为4～19 Hz;有水工况下弧形闸门的自振频率相对于无水工况有一定的下降;随着闸门开度的增加,相应的自振频率随开度的增加而有所提高;闸门易振部位为支臂及门叶上下部悬臂端。该结果对露顶式弧形闸门的设计和动力特性的研究具有指导意义。     

弧门主框架自振频率计算

本文对弧形闸门各种形式的主框架的自振频率进行了详细的计算，导出了估计主框架自振频率的简便方法，对弧门结构动态特性的评估具有一定的实用意义。     

基于流固耦合的弧形闸门-闸墩体系的流激振动研究

实际工程中弧形闸门与闸墩联系紧密,在水流脉动压力下二者相互影响,形成一个体系。为了揭示闸门与闸墩的相互影响规律,采取流固耦合理论对弧形闸门-闸墩体系开展流激振动研究。以某水利工程弧形工作闸门为例,针对弧形闸门单体和弧形闸门-闸墩体系分别建立三维有限元模型,计算两种模型的自振频率,基于模态分析的结果对两种模型进行动力响应分析,总结闸门和闸墩在动力特性和流激振动响应方面的相互影响规律。结果表明：闸墩对闸门动力特性及动力响应具有较大影响,考虑闸墩影响时,弧形闸门自振频率下降,其中以支臂振动为主的第4阶自振频率下降幅度最大,为61.45%,面板及支臂顺河向动位移分别减小44.58%及增大37.93%,面板及支臂动应力分别下降41.70%及增加30.71%;闸门流激振动对闸墩应力有显著影响,相较于闸墩按动力系数计算的最大应力增大了4.713 MPa。采用弧形闸门-闸墩体系模型可以更加准确而全面地评估弧形闸门及闸墩在流激振动下的安全特性。     

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。     

U形闸门结构静、动力特性研究

运用ANSYS软件对U形闸门及其对应的整体闸门结构不同运行工况下的静力特性及自振特性进行了计算分析,比较了2种结构形式的应力、位移及自振特性的差异,为完善U形闸门的设计提供技术依据,其结果可为同类闸门结构的设计计算提供参考。     

弧形闸门自振特性的影响因素研究

应用有限元及弧门主框架自振频率理论计算方法，考虑流固耦合、弧门主横梁与支臂的单位刚度比、主框架材料用量及支臂的截面形式等因素的影响，对弧形闸门的自振特性进行了计算分析，指出：流固耦合对弧门自振特性的影响不容忽视，随水头的升高，不仅闸门的自振频率降低幅度较大，而且其相应的振型也发生了显著变化；采用不同的支臂截面形式及合理地改变支臂截面特性，可有效地改变闸门的自振频率。     

参窝水库除险加固工程检修闸门防腐工程质量控制

参窝水库除险加固工程中,为便于弧形闸门及门槽的检修和防腐,在原14孔弧形闸门前,增设弧形门检修闸门.本文叙述了检修闸门门槽的防腐施工工艺及质量控制.     

水工弧形闸门半主动减振控制

水力学边界条件优化和结构优化是降低水工弧形闸门流激振动的重要措施,但这些措施对流激振动的削弱仍然有限,且不能应用于已建成闸门的减振。采用结构控制的方法是解决流激振动问题的进一步措施,且对已建成闸门的减振有重要意义。针对某大型水利枢纽导流底孔弧形闸门,在闸门上布置若干MR阻尼器,采用半主动控制来减小振动。计算结果表明采用半主动控制能有效地抑制弧形闸门流激振动反应。     

弧形闸门抗磨蚀底缘研究

高含沙河流上具有局部开启运用要求的泄洪排沙孔洞弧形工作闸门底缘极易发生磨蚀破坏,传统修复方法时间长,且修复质量难以保证,影响工程防洪安全运用。通过对磨蚀破坏机理、弧形闸门结构及抗磨蚀材料分析比选,提出由抗磨板和承载构件组合而成的装配式抗磨蚀弧形闸门底缘结构设计方案,该结构不降低弧形闸门的整体强度和刚度,能显著增强弧形闸门底缘的抗磨蚀性能,能明显提升磨蚀底缘的修复效率和修复质量,既适用于新建弧形闸门,又适用于已服役弧形闸门底缘的改造。经小浪底水利枢纽工程4年的实际运用,效果良好。     

偏心铰弧门转铰顶止水形式的探讨

偏心铰弧门技术日趋成熟,在水利工程中应用越来越广泛。以小浪底水电厂偏心铰弧门的应用为例,介绍了此类弧门的止水原理和实际运用情况,针对转铰顶止水在实际运行中存在的问题,进行了原因分析,提出新的技术改造方案,可为进一步探讨和优化偏心铰弧门顶止水的形式提供参考。     

缅甸DAPEIN（I）水电站大坝泄水系统金属结构设计

介绍了缅甸DAPEIN（I）水电站大坝泄水系统金属结构的布置与设计,即溢流坝表孔弧门、排漂孔弧门的结构设计．对弧形闸门的“A”型支臂结构布置作了详细叙述．     

双向等压圆形巷道塑性区径向位移时变解求解及岩爆防治分析

采用时变理论,分析了圆形巷道在双向等压载荷作用下围岩弹性区和塑性区随时间变化的力学过程。通过建立圆形巷道平面应变模型,采用弹性区和塑性区双线性本构方程,求解得到了巷道的弹性时变解、弹塑性时变解、塑性区径向位移时变解。结果表明：塑性区边界移动速率较大时,塑性区内岩体径向位移随时间而增大;巷道半径越大,则相同时刻塑性区内岩体径向位移越大。岩爆的时间效应实质上是围岩塑性区径向位移达到了临界塑性软化深度,为防治岩爆的发生,应尽量减小塑性区径向位移。塑性区径向位移的时变解对于岩爆的防治提供了新思路。     

静水环境中径向紊动射流数值模拟

为了对径向射流的流速场进行分析研究,进行了静水环境中径向射流的实验。基于PIV测速仪得到了多种工况射流中线流速分布资料。进而分别采用Realizable k-ε模型和RNG k-ε模型对径向射流进行了数值计算,计算结果与实验资料的对比表明,Realizable k-ε模型比较适合径向射流的数值模拟,然后利用Realizable k-ε模型对6种不同工况下静止环境中径向射流进行了数值模拟。数值模拟的结果分析表明,径向射流横截面上流速分布为高斯分布、射流速度半宽沿程增大且与距射流出口的距离成正比以及中线流速沿程衰减与距射流出口的距离成反比,通过引入特征长度的概念,使射流的无量纲中线流速衰减和无量纲速度半宽沿程变化呈现出较强的规律性。     

天生桥一级水电站放空洞高水头弧形闸门的设计研究

在研究国内外众多潜孔弧形闸门资料的基础上，通过对总水压力，最大承压水头，闸门孔口尺寸，水封形式和门槽水力学等关键性的技术指标和参数的对比分析，进行了生天桥一级水电站放空洞弧形工作闸门的选型设计。在１２０ｍ承压水头下采用液压伸缩式水封，刷新了潜孔弧形加门使用该种水封的国内记录，通过天生桥一级水电站放空洞弧形工作闸门及液压伸缩式水封的选型设计的实践，为我国高水头潜孔弧门的选型设计积累了经验。     

NUMERICAL STUDY OF FLOW AND DILUTION BEHAVIOR OF RADIAL WALL JET

The radial wall jet is a flow configuration that combines the radial jet and the wall jet. This article presents a simulation of the radial wall jet by applying the transition Shear-Stress Transport (SST) model. Tanaka's experimental data are used for validation. The computed velocity profiles agree well with the experimental ones. The distributions of the velocity on cross-sections show a similarity in the main region and the profiles are different with those of the free radial jet or the wall jet, because the presence of the wall limits the expansion of the jet. By introducing the equivalent nozzle width, the maximum velocity decays and the half-width distributions are normalized, respectively. In addition to compare the flow field with experiments, this paper also analyzes the dilution effect of radial wall jets in terms of the concentration distributions. The concentrations on the wall keep constant within a certain distance from the nozzle. And the concentration distributions also show a similarity in the main region. Both the decays of the maximum concentration and the distributions of the concentration half-width fall into a single curve, respectively. The dilution effect of radial wall jets is thus verified.     

葛洲坝二江弧门工作模态测试

水工弧形钢闸门抵御静力作用一般都能满足,但有时在特殊水动力荷载作用下会出现强烈振动而破坏,因此有必要对弧门的动特性有比较清楚的了解。本文先采用理论对弧门动态特性进行了理想条件的计算,利用计算结果对实测方案作指导,再采用工作模态测试方法对在役弧门动态特性进行测量,并将理论计算和实测结果作比较,说明工作模态实际测量的意义。