弧形闸门流激振动及智能控制探讨

介绍了水工弧形钢闸门流激振动的原因及危害,分析了现在工程上对闸门流激振动采取的工程措施及运行措施的局限性,提出了利用MR阻尼器,采用智能控制的手段来解决弧形闸门流激振动的新思路.并简要介绍了MR智能阻尼器的工作特性、智能模糊控制的工作流程图及智能振动控制的优点.这表明,应用智能控制手段来解决水工弧形闸门的振动是可行的,也是必要的.     

深孔弧形闸门静动力特性及流激振动

弧形闸门由于其启门力小、无门槽及运行操作方便等优点,在水工建筑物中得到广泛应用,但不少闸门由于结构设计、布置或运行操作不合理等原因,在运行中会发生强烈振动甚至结构破坏,影响闸门结构的运行安全,特别是高水头、有局部开启控泄要求的大跨度弧形闸门。通过水力学试验、三维有限元静动力分析和流激振动试验,系统研究了深孔弧形闸门的水力学特性、静动力特性、流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动共振现象,并针对分析过程中出现的应力、变形过大问题,提出了加强闸门结构强度和刚度的优化措施,确保其安全平稳运行。     

峡江水利枢纽弧形闸门设计及关键技术研究

峡江水利枢纽工程是目前为止江西省最大的水利枢纽工程。工程泄水闸采用弧形工作闸门+液压启闭机的布置方案,孔口尺寸大且泄流工况复杂。论文首先对弧形工作闸门运行过程中可能存在流激振动和侧向失稳等问题进行分析,并从设计角度提出了解决方案。在此基础上建立水力学模型,模拟分析了不同工况下闸门运行情况,为闸门安全运行提供了理论基础。工程自2016年建成至今已运行5年,泄水闸经多次开启泄洪,未出现任何险情。此研究成果可为大型弧形工作闸门的设计提供一定借鉴与参考。     

大型平面有轨对拉式弧形闸门流激振动特性及抗振措施

根据大型平面有轨对拉式弧形闸门的运行特点,测量了闸门结构的水动力作用荷载,分析了结构的动力特性,取得了闸门结构流固耦合状态下的固有频率和振型等模态参数;在此基础上,采用水弹性相似模型,对闸门结构的流激振动特性进行了系统研究,获得了原设计闸门结构平稳运行和出现强烈振动的响应特征.通过分析振源,对闸门结构提出了修改优化措施,并进行了试验验证.结果表明,优化方案能显著降低闸门的振动量,取得理想的优化效果.     

深孔式弧形工作闸门流激振动危害评价及防振

文章主要叙述流激振动对云峰水电站深孔式弧形工作闸门的振动响应影响,通过介绍振动测试方法、流激振动响应特性分析等,进行水电站深孔式弧形工作闸门流激振动危害程度评价,并提出闸门防振建议,以供类似工程借鉴.     

水工闸门流激振动研究进展

从水动力荷载与闸门振动特性的关系、水动力荷载作用特点及其控制方法、闸门减振优化设计方法、弧形闸门支臂动力稳定性分析、闸门水弹性振动模拟方法以及闸门流激振动仿真分析等方面,对水工闸门流激振动的研究进行了回顾.并对进一步做好水工闸门的振动研究工作提出了建议.     

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。     

丰满重建工程泄洪兼导流洞弧门流激振动原型观测成果研究

弧形闸门是水工建筑物中运用最广的门型之一,但不少闸门运行中发生强烈振动。动水作用下闸门结构的流激振动、动力稳定性及安全可靠性等问题正受到越来越多的重视。对丰满重建工程泄洪兼导流洞弧门开展系统的闸门流激振动和静、动力原型观测,取得闸门运行的第一手实际动态资料。通过系统分析评价,为闸门的安全运行制定合理操作规程,并指导未来的工程运行管理,具有十分重要的工程指导意义和科学价值。     

大坝泄水闸门结构流激振动监测及强烈振动控制技术研究

大坝泄水建筑物闸门、启闭机等金属结构的运行事故频发,集中表现在闸门老化、腐蚀等结构静态损伤,但更为严重的是闸门结构因动水荷载作用产生强烈振动而破坏,其后果也比较严重。工程上,闸门的流激振动问题广泛存在,表现形式多种多样,工程危害很大。通过现场闸门流激振动参数检测,可以取得闸门振动量级,评估闸门运行的安全性,寻找产生振动的原因,进而提出控制和消除强烈振动的措施,确保闸门结构的运行安全。     

流激振动对弧形闸门启闭力的影响

为探究流激振动对弧形闸门启闭力的影响,基于玛尔挡泄洪放空洞数值模型,对弧形工作闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移造成的摩擦系数和摩擦力臂的变化是影响启闭力的主要因素.在此基础上对闸门振动体系进行简化,以振动理论为基础,推导出振动过程中的闸门面板压力以及振动位移变化关系式,在考虑对摩擦系数...     

考虑闸墩弹性效应的弧形闸门流激振动数模-物模联合预测与安全分析

通过试验和数模对闸门流激振动响应仿真模拟是研究闸门振动的一种有效方法。以某水电站泄洪底孔弧形闸门为具体研究对象,根据模型试验要求设计了水力学和水弹性模型,进行了支铰力荷载量测和流激振动响应试验,分析了泄流条件和闸门、闸墩振动的关系,同时将试验所得荷载分别施加于闸门—闸墩耦合数值模型和将闸墩处理成刚性约束的数值模型进行动力响应计算。通过对比分析,认为闸墩振动对闸门动应力和垂向动位移影响较小,但对闸门水平向和侧向动位移影响较大。最后结合数模和物模对闸门振动进行了安全分析。     

三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究

本文针对三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门动水关闭过程门体的水力学及流激振动问题,按重力相似准则和水弹性相似准则研制了比尺为1∶20事故闸门的水力相似模型和完全水弹性相似模型。通过模型试验,研究了事故闸门动水闭门过程中门体水力荷载和流激振动响应特性。研究结果表明:闸门上游底缘倾角由47°增大为57°时,上游底缘的最小压强由-98. 0 kPa增大为271. 8kPa,有利于防止闸门底缘附近发生水流空化及减小闸门闭门力。研制的事故闸门水弹性模型试验模态结果与数值计算结果吻合较好。该事故闸门水弹性相似模型能够更直接的测量分析闸门的流激振动响应特性,为闸门的设计和运行提供技术支持,并可为类似工程事故闸门的结构优化设计及运行提供参考。     

水工闸门振动研究现状及发展趋势

随着我国高坝大库的建设,闸门结构的设计安装要求不断提高。闸门振动往往会影响大坝的正常运行,而闸门振动是一个复杂的结构性问题,研究难度较大。为解决振动问题,需清楚闸门振动的诱因并采取相应措施。基于现有的理论方法和成果,从振动现象、闸门振动等级标准、研究方法、闸门振动诱因分析及结构优化措施、弧形闸门动力稳定研究、振动的主动控制方法等多方面出发,详细介绍了闸门振动问题的研究进展,并提出了闸门振动急需解决的问题和未来6个研究方向,为闸门振动问题的研究提供一定参考。     

上翻式拱形闸门的流激振动控制及原型观测验证

通过物理模型和数值模型相结合的方法,系统研究了大跨度上翻式拱形闸门水动力荷载、结构动力特性和流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动强烈共振现象及成因。针对存在的强烈振动的问题,通过减小闸门底缘下游倾斜面水平面投影面积、缩减闸门底部小横梁尺寸等方式来进行结构优化。优化后的工程现场原型观测结果显示,推荐布置方案有效控制了闸门的有害振动,运行平稳,安全可靠,验证了物理模型试验成果的正确性。     

大宽高比弧形钢闸门流激振动数值分析

针对大宽高比弧形钢闸门在水流脉动作用下的动力特性问题,以某节制闸弧形钢闸门为例,建立闸门有限元模型,分析流固耦合、支臂厚度对闸门振动特性的影响。基于随机振动法得到闸门在脉动水流作用下的流激振动位移与应力响应,并利用动力系数法对闸门动力响应做出评价。结果表明:闸门基阶振动受水体影响较小,低阶振动受支臂影响较大;闸门典型工况下的流激振动位移响应最大值为4. 029mm,动应力最大值为61. 247MPa,动力系数均低于1. 20,总体动应力水平较低,在动水作用下可安全运行。     

我国大跨度闸门应用趋势与抗振对策

在分析我国大跨度闸门研制开发进展、应用现状和趋势的基础上,指出大跨度闸门的研发和应用既丰富和提高了我国水利工程建设水平和挡泄水结构的多样性,又表明我国的金属结构设计和制造水平得到显著提高,但由于结构尺寸的增大和运行方式的不同,闸门结构的流激振动问题也日益突出,成为影响工程安全运行必须考虑的首要问题之一.为此,文中阐述了各类新型闸门的运行特征和流激振动特点,给出闸门结构的动态优化和振动控制措施.     

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。     

大跨度上翻式拱形钢闸门振动特性及抗振优化

针对大跨度上翻式拱形钢闸门的水力结构特点,研制了闸门水弹性振动模型,通过水动力荷载特性、结构动力特性和流激振动特性等系统试验研究,反演了闸门结构的共振现象,取得不同工况下作用于门体的水流脉动压力荷载和闸门振动加速度、动位移及动应力等动力响应参数的数字特征和谱特征。针对存在问题,对闸门结构的底缘体型进行了修改,取得了良好的抗振优化效果。