平面闸门启闭过程中的动水垂直力数值模拟研究

动水垂直力是影响闸门启闭力的重要因素,为准确计算闸门启闭力采用RNGk-ε方程紊流模型与物体移动模型(GMO)相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力进行了数值模拟研究,以积石峡水电站泄洪洞闸门为例,分析了闸门不同底缘型式和不同启闭速率在闸门启闭过程中对动水垂直力的影响及动水垂直力在闸门启闭过程中的变化规律。     

水力翻板闸门流量系数的探讨

以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型,探讨了翻板闸门在水力自控、液控两种开启方 式下的过流特点,基于试验数据拟合出不同的流量系数计算公式并进行对比分析。结果表明,液控和水 力自控开启方式下堰孔泄流时,采用流量系数与相对开度的多项式函数关系式确定水力翻板闸门的流量 系数精度高,对于水力自控运行方式的堰流情况仍需采用传统经验公式进行计算。     

基于希尔伯特—黄变换的过闸水流脉动压力时频特性分析

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。     

聚四氟乙烯塑料与水磨石对偶的试验研究

在水利工程中,为了简化闸门结构,减小启闭力和容量,节约钢材,使闸门启闭运用可靠,提出了寻求一种具有高强低摩的新型材料和合理结构形式以代替闸门传统采用轮式支承和一般滑道支承的课题.本试验即试图用聚四氟乙烯塑料作为闸门支承滑块,水磨石用作支承轨道,求出它们在不同介质中的滑动摩擦系数.     

抽水蓄能电站侧式双进/出水口三维数值模拟

采用Realizable k-ε紊流数学模型对抽水蓄能电站侧式双进/出水口进流水流特性进行数值模拟,并将计算结果与物理模型试验的测量结果进行比较,验证了三维数值模拟计算的准确可靠性.模拟结果表明,该方法计算流体力学方便快捷,并可达到物理模型试验的精度.     

不同开度时溢流坝弧形闸门水流三维数值模拟

以松江河梯级水电站石龙大坝溢流坝段为例,利用流体力学数值分析软件Fluent,并结合有限体积法、RNG k-ε紊流模型和流体体积分数方法,对三种库水位下不同弧形闸门开度进行了三维数值模拟,获得了各工况的泄流量,通过与理论计算值进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性,进而对试验水位下检修闸门断面的速度场及过坝水流的水面形态进行了数值计算,可为现场试验设计提供参考依据。     

大型平面钢闸门流激振动模型试验与数值模拟

针对大型平面钢闸门的流激振动问题,制作了大型平面钢闸门的水工模型,通过水力学试验研究了闸门脉动压力特性;并制作弹性相似模型,采用试验模态分析法研究闸门的结构动特性、运用三维有限元数值模拟手段计算闸门的自振特性.对比发现,闸门自振频率的计算值与试验值非常接近,振型完全一致,通过数值计算可考察流固耦合效应对闸门动特性的影响.基于水力学试验采用动力时程方法计算了闸门流激振动响应,评价了闸门的抗振安全,可为闸门结构的优化设计提供依据.     

鄱阳湖超大孔口闸门结构方案可行性研究

为合理实现鄱阳湖水利枢纽以闸代坝的设计构想,针对滚筒闸门型式采用三维有限元仿真计算方法,结合力学原理对其设计方案的结构刚度保证措施、启闭扭矩大小及闸门与混凝土封水面接触应力进行了可行性研究与论证。结果表明,该方案技术可行,滚筒闸门结构设计思路正确、适用,对超大孔口闸门的结构设计具有借鉴意义。     

液压启闭闸门系统在小水电站实用一例─—青海乐都县高庙水电站液压启闭系统简介

青海省乐都县高庙水电站系建在湟水上的引水式电站。装有两台ZD560a—LH—170机组，引水流量32．8m3／s，发电水头10．5m，装机容量2×1250kw，压力钢管直径2．6m，双机双管布置。采用液压启闭闸门系统。电站于1995年竣工。1液压启闭闸门系统组成液压启闭闸门系统由液压启闭机、闸门、操作控制系统组成。图1为液压启闭闸门构造示意图。1．1液压启闭机高庙电站采用启闭力为30t的液压启闭机。其主要组成部分是油缸（或称活塞筒）、活塞、活塞杆、支座和油泵、阀件和管路系统。它是由电动机带动油泵形成液压，沿吸油管路通过单向阎、节流阀等…     

高水头平面钢闸门水封接触性态研究

鉴于高水头闸门水封的接触状态直接影响闸门的正常运行,根据钢闸门水封接触分析理论,建立了某水电站主底孔高水头平面钢闸门、水封和闸墙支承整体三维有限元模型,基于constraint-function接触算法,采用有限元软件ADINA对该闸门关门挡水和启闭过程中水封接触问题进行了有限元计算分析,获得了不同闸门开度下水封的接触应力、接触状态等变化规律及高水头平面钢闸门水封封水性能,为实际工程设计提供了参考依据。     

基于CEL理论的弧形闸门流固耦合的数值模拟

针对弧形闸门结构受力复杂且受水流脉动压力作用可能发生剧烈振动而发生破坏的问题,以某水电站泄洪冲沙工作闸门为例,采用耦合欧拉-拉格朗日理论（CEL）,利用有限元软件ABAQUS建立水体-闸门流固耦合模型,综合考虑了流激振动对水工金属闸门启闭过程中的闸门变形和动态响应的影响,获得了闸门振动位移、应力和接触力等的变化分布规律。结果表明,该方法可较准确地评价水工金属闸门的安全性和结构设计的合理性,为同类结构的设计评价提供了参考。     

高水头平面闸门流激振动的数值模拟

针对高水头下平面闸门在启闭过程中受水流脉动压力作用可能引起强烈振动而容易发生破坏的问题,以某水电站导流底孔中工作闸门为例,采用势流体流固耦合理论,利用ADINA有限元软件建立水体—闸门流固耦合模型,通过输入水力学模型试验实测脉动压力时程曲线,计算分析了闸门局部开启时的流激振动特性,获得了闸门振动应力、位移、速度、加速度等分布规律,并根据闸门相关振动控制标准,判断出该闸门结构振动较轻微,满足标准要求。     

出山店大坝泄洪消能防冲数值模拟研究

针对出山店大坝泄洪水头低、单宽流量大,采用非完全宽尾墩(宽尾墩与平尾墩间隔布置)方案解决消能防冲问题,采用FLOW-3D软件对宽尾墩尾端折角、泄洪闸门开启顺序、下游河床冲刷形态进行模拟,并与物理模型试验结果进行对比分析,验证模拟方法的可靠性的同时对宽尾墩体型、闸门调度方案进行优化。结果表明,优化后的宽尾墩能明显提高消能效率;采用平尾墩闸门先开,宽尾墩闸门后开的闸门开启顺序能减小闸门开启过程中消力池底板受力;泄洪过程中,宽尾墩闸门泄洪对下游河床冲刷小。     

浅析水轮机导叶两段关闭规律的选择

针对水轮机导叶不同关闭规律对水轮机组水力大波动过渡过程有很大影响,探讨了导叶两段关闭规律及影响过渡过程的三个关键因素(即第一、二段关闭时间和导叶拐点开度),以雷家山电站机组为例,分析了两段关闭规律并进行了优化计算.结果表明,水电站设计中合理选择水轮机导叶关闭规律是解决机组甩负荷时转速和蜗壳水压上升值矛盾的有效方法之一.     

船用低速机排气阀柔性控制策略开发与验证

针对船用低速机电液驱动式排气阀控制系统进行了排气阀柔性控制需求分析,在此基础上确定了整个控制系统的功能,主要包括:输入信号的监测、分析与处理;排气阀启闭角计算以及控制信号的输出.基于Simulink软件开发了排气阀控制模型,并仿真验证了控制模型的功能.验证结果表明:排气阀控制系统模型能够实现排气阀启闭控制,并可根据低速机负荷自动调节排气阀开启和关闭的角度.     

表孔弧形闸门静力数值模拟

应力监测是闸门实时在线监测系统的重要组成部分,为使应力监测结果更精确,欲借助数值模拟还原清零状态时各个点位的应力值。为验证其可行性,在现场进行空载试验,得到闸门在100、8000、9800mm开度时各点位的应力值;再利用有限元软件数值模拟闸门相应状态的静力,并对比数值模拟结果与闸门实时在线监测系统监测的结果。结果表明,数值模拟结果与实际空载试验数据匹配良好,可以使用数值模拟为闸门实时在线监测系统提供清零后的初始应力值。研究成果可为闸门应力实时监测提供参考。     

双复位弹簧高速电磁阀动态特性研究

为了同步提高船用柴油机电控喷油系统高速电磁阀的开启和关闭响应速度,提出了一种双复位弹簧的设计方案。首先采用数值模拟的方法建立了单弹簧电磁阀的数值仿真模型,在电磁阀试验台上验证了仿真模型的准确性,在此模型的基础上建立了双复位弹簧的电磁阀模型。研究了低刚度弹簧预紧力与刚度、高刚度弹簧刚度及高刚度弹簧端面与衔铁的初始间隙对电磁阀动态响应的影响。研究结果表明:相较于单弹簧的情形,双复位弹簧的设计可以同时优化电磁阀的开启和关闭响应,特别当低刚度弹簧预紧力为110N,刚度为16N/mm,高刚度弹簧刚度为100N/mm,高刚度弹簧端面与衔铁的初始间隙为0.01mm时,电磁阀开启响应时间减少了1%,关闭响应时间减少了15.2%。     

大开口自然通风实验研究及数值模拟分析

论述了大开口自然通风风洞实验所要遵守的相似理论,采用风洞实验的方法对通过大开口自然通风的流动特性进行了研究,并将实验数据与相同工况下数值模拟数据进行了对比分析,结果表明二者存在一致的规律性,单区模型中线上的风洞实验数值与数值模拟数据吻合的最好。对建筑内部流场的分析显示,单区大开口自然通风室内流场速度分布很不均匀,惯性力作用不能忽略;经过开口后的气流很难立即恢复到均匀流或渐变流状态,在应用能量守恒方程计算其自然通风量或流量系数时,计算断面选取位置会对取值产生影响。