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。     

撑卧式平板钢闸门自振特性研究

采用有限元分析软件ANSYS获取闸门的自振频率和振型模态特性,对撑卧式平板钢闸门流固耦合效应下的模态进行了计算,结果表明:流固耦合对闸门振动特性具有很大影响,并且支撑桁架结构尺寸和形式对流固耦合作用明显.     

平面闸门流固耦合自振特性研究

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，在重点考虑流固耦合引起的“附加质量”对闸门自振特性的影响的基础上，采用三维边界元的数值分析方法，获取闸门的自振频率和振型模态特性。对德清大闸定轮平面闸门的数值计算结果表明：水头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；闸门局部开启工况第1阶频率较低，振型主要是门叶沿竖直方向的整体振动；低阶振动模态中除门叶竖直方向的整体振动模态外，其余各阶均显示为门叶的弹性变形振动。为提高闸门自振频率，需对其结构进行优化设计。     

基于ANSYS的拱形闸门自振特性研究

拱形闸门属轻型壳体结构,在水流作用下易发生共振,甚至引起振动破坏。本文结合某控制闸工程实例,建立了拱形闸门的三维有限元模型,考虑流固耦合引起的附加质量对闸门自振特性的影响,利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,揭示了拱形闸门的自振频率和振型等自振特性。研究结果为最终设计方案的选定提供了理论依据,对同类闸门结构的设计具有参考意义。     

平面钢闸门自振特性有限元分析

为了使平面钢闸门的自振频率远离水流的高能脉动主频率段,保证闸门的安全,在重点考虑流固耦合对闸门自振特性影响的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS分析平面钢闸门的自振频率,并结合工程实例,分析了平面钢闸门在无水和有水状态下的振动特性,结果表明,流场对闸门自振特性影响较大,对低阶振动频率的影响尤其显著.     

平面钢闸门自振特性研究

主要用有限元分析软件ANSYS分析的方法，以获取闸门的自振频率和振型模态特性，通过对平面钢闸门采用规范中的附加质量法（单纯的附加质量法），及考虑流固耦合效应下来进行对闸门自振特性的计算，结果表明：附加质量法只对初始频率和初始振型有效，水体高度对结构自振频率的影响呈非线性变化，随着高度的增加附加质量法和考虑流固耦合计算得到的频率相差加大，水体高度的变化对结构的高阶频率影响较低阶频率要显著。虽附加质量法不如考虑流固耦合的计算精确，水位在闸门高度1／2以下时，附加质量法也可以用来计算闸门的自振特性。     

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。     

大跨度弧形闸门的自振特性研究

以某水利工程弧形闸门的动力学问题为背景,考虑流固耦合效应对闸门结构自振特性的影响,应用ANSYS软件对大跨度弧形闸门的自振特性进行了计算,结果为最终设计方案的选定提供了技术依据,对同类闸门结构的设计计算也有参考意义。     

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。     

大跨度弧形闸门静动力特性分析研究

应用ANSYS软件对某水利枢纽大跨度弧形闸门结构在正常运行工况和非正常运行工况下的应力、位移了进行了计算研究;在闭门挡水、开启状态不同开度的运行工况,分别按不考虑流固耦合和考虑流固耦合两种情况下的自振特性进行了计算研究,从而为最终设计方案的选定提供了技术依据。     

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。     

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。     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究。以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动力时程响应分析,计算了弧门地震动水压力,并与规范方法进行对比。结果表明:本文提出的考虑流固耦合效应的动力响应分析方法适用于闸门地震动力响应计算;流固耦合效应对弧形钢闸门地震动力响应影响较大,考虑流固耦合效应的闸门动力响应计算结果比规范明显增大,两者最大比值达到2倍以上。闸门结构动位移响应峰值在闸门面板顶部中心,动应力响应峰值发生在下主横梁跨中;流固耦合的动力计算表明该闸门结构刚度满足规范要求,强度不能满足,上、下主横梁处为结构动力响应薄弱环节;对高水头采用规范法计算的地震动水压力偏大,对低水头动水压力计算结果偏小。考虑流固耦合的闸门结构动力响应分析研究能反映其真实力学特征,对于地震高发区弧形钢闸门的结构设计和安全评价具有参考意义。     

弧形钢闸门动力特性的影响因素

应用有限元方法和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、主框架材料用量和支臂的截面型式等的影响,对弧形闸门的自振特性进行计算分析,得出“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且其相应的振型也发生了显著的变化;采用不同的支臂截面型式和合理地改变支臂截面特性将有效地提高闸门的自振频率等对工程实际有一定参考价值的结论。     

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。     

考虑水体—闸门耦合作用的某水闸闸门结构自振特性

以某水闸一闸门为例,基于有限元分析方法,考虑了水体—闸门耦合作用,借助有限元软件以及自编子程序,分别计算并对比分析了4种不同工况下闸门的自振特性。计算结果表明:闸门自振频率较不考虑水体—闸门耦合作用时均有所降低,闸门自振基频受水体—闸门耦合作用的影响较小,对于较高阶闸门自振频率的影响比较明显;考虑水体—闸门耦合作用对闸门结构的振型有一定的影响。     

基于ANSYS的平面闸门自振特性研究

以某水利工程平面闸门的动力学问题为背景,考虑流-固耦合对闸门结构自振特性的影响,应用大型有限元分析软件ANSYS对平面闸门的自振特性进行分析研究.建立了该平面闸门的实体模型和有限元模型,分析了平面闸门在无水和有水状态下不同闸门开度的振动特性,并计算出了闸门的自振频率和振型.结果表明,水体高度对平面闸门自振频率和振型有着显著影响,尤其是对低阶的振动频率影响更为显著.     

水工闸门锈蚀后动力性能研究

以钢闸门为研究对象,考虑了流固耦合对锈蚀闸门动力性能的影响。通过有限元分析,选取闸门振型中对结构振动影响较大的低阶频率范围内振动的构件,对其进行不同程度的锈蚀模拟,从而得出闸门锈蚀后动力性能的变化规律并找出影响闸门自振频率变化显著的构件局部位置。通过分析锈蚀闸门构件对结构整体动力性能的影响,得出影响损伤闸门自振频率的因素,具体包括,损伤面的锈蚀程度、锈蚀面积的大小及锈蚀的位置等。为此,在实际检测中应重点对本文得出的影响闸门动力性能的局部构件即易造成闸门损害的部位做出评估判定。     

南水北调中线安阳河倒虹吸节制闸地震响应

为了避免地震引发闸室结构共振,保证节制闸的安全运行,选用振型分解反应谱法,考虑流固耦合、启闭机室、工作桥、检修桥以及交通桥对闸室振动特性的影响,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,对南水北调中线安阳河倒虹吸节制闸在地震激励下的振动特性及应力应变情况进行了分析。结果表明:流固耦合对闸室在有水工况下的自振特性影响较大;当发生地震时,挡水工况的闸室应力状态最为不利。     

基于LES的水工钢闸门流激振动数值模拟研究

针对钢闸门流激振动机制的复杂性以及钢闸门流激振动在工程实际中的多发性,以二维平板钢闸门为例,基于ADINA有限元分析软件,建立了不同开度的流场有限元模型和固体有限元模型,探究了不同开度时水工钢闸门动力响应规律,阐明了单、双向流固耦合作用下钢闸门动力响应差异,揭示了水工钢闸门流激振动机制。结果表明：1)随着开度的增大,流场不同位置处脉动压力逐渐减小,钢闸门附近旋涡脱落的频率逐渐降低;2)对于水工钢闸门而言,可以采用单向流固耦合代替双向流固耦合进行计算;3)水工钢闸门流激振动产生的机制主要是钢闸门周围旋涡脱落频率与钢闸门结构第一阶自振频率一致或相近,导致钢闸门发生了共振。