不同开度时弧形闸门流固耦合数值模拟

为研究弧形闸门局部开启时受力情况,采用单向流固耦合的方法,结合Realizable k-ε湍流模型和VOF方法,利用ANSYS、Fluent软件建立了水流流场和闸门三维模型,对不同开度下闸门受力情况进行数值模拟,获得了过闸流量和闸门变形、应力变化的规律,通过与理论计算过闸流量对比,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:随着闸门开度的增大,闸门动水压力逐渐减小,最大应力区域发生了变化,应依据不同的工作环境进行闸门设计和加固。     

基于ANSYS的表孔弧形闸门数值分析

以某项目表孔弧形工作闸门为研究对象,考虑到该项目中弧形闸门工况复杂,工作条件恶劣,启闭频繁,对传统平面体系算法要求较高,为进一步确保平面体系算法的准确性及提高闸门设计的可靠性,现利用有限元分析软件ANSYS对其进行数值分析,提取分析其整体结构和主要零部件的应力、变形云图,得出表孔弧形闸门的结构设计满足强度和刚度要求的结...     

泄洪洞弧形闸门动水启门力试验及数值模拟

以新疆提孜那莆河中游的莫莫克水利枢纽工程为例,针对其泄洪洞弧形闸门受力条件较为复杂、闸门启门力计算难度较大的实际情况,采用水工模型进行了闸门启门运行状况的模拟,并通过拉压传感器和脉动压力传感器进行闸门启门期间止水部位动水压力量测,基于量测数据进行了原型闸门运行时受到止水摩擦后闸门启门力的分析计算。分析结果可为该水利工程原型闸门正常运行及维护提供借鉴参考。     

弧形闸门水力特性影响因素模型试验研究

为研究不同因素对弧形闸门水力特性的影响规律,在室内开展了不同底缘型式、不同闸门开度以及不同来水流量下的模型试验.结果表明:流量越大、闸门开度越小,上下游水位差越大,闸门所受的应力越大;当流量和开度一定时,后倾角式对水深和压强的影响最大,其次为前后倾角式,最小的为前倾角式;当上游水位较高时,建议采用前倾角式底缘弧形闸门,...     

基于BIM技术的白鹤滩水电站泄洪洞弧形闸门支铰及下支臂安装施工模拟

白鹤滩水电站泄洪洞进口弧形闸门是目前国内最大的横向三支臂潜孔式弧形闸门,该弧形闸门安装施工具有门叶构件尺寸大、质量大、闸门安装空间狭小等特点。在采用BIM技术对闸门支铰及下支臂安装关键工序进行施工过程模拟、安装过程碰撞检查及现场实际情况分析的基础上,优选确定了支铰及下支臂牵引方案,为弧形闸门支铰及下支臂安装提供了有效技术保障,确保了工程质量、安全及安装工期。     

弧形钢闸门主梁悬臂长度优化数值模拟研究

弧形钢闸门的使用对保证水利枢纽的正常运行具有重要作用和意义.本文以赵家堡子水电站为例,利用数值模拟的方法,展开主梁悬臂长度优化研究.根据模拟计算结果,认为主梁悬臂和主梁跨度之比为0.25时,即主梁悬臂长度为3.0 m时的主梁位移和挠度计算结果最优,为最佳方案,建议在工程设计中采用.     

流量对事故闸门门体水力荷载影响数值模拟研究

抽水蓄能电站事故闸门动水闭门可靠性及门体水力荷载特性一直是闸门设计和运行中的核心问题,本文通过数值模拟,对响水涧抽水蓄能电站上库进水口事故闸门在不同事故流量工况下动水闭门过程的门体水力荷载进行研究,并与模型试验结果进行比较分析,相同事故工况的数值计算成果和模型试验成果吻合较好,表明采用RNG k~ε模型和VOF方法对平面闸门动水关闭的非恒定流过程进行数值模拟能够取得较好的结果。数值模拟计算结果表明流道的过流量对事故闸门门体水力荷载影响显著,初始事故流量越大,闸门动水关闭过程中闸门区满流向明流过渡时刻的闸门相对开度越大,闸门上游底缘上托力越小,事故闸门动水闭门的持住力相应越大。事故流量由151 m~3/s增大至800 m~3/s时,闭门持住力增大约20%。计算分析结果可为相关闸门的设计和运行提供参考。     

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。     

基于ANSYS的弧形钢闸门自振特性分析

以某工程弧形钢闸门为例,通过ANSYS软件构建弧形钢闸门有限元模型,并进行闸门闭门和刚刚提升两种状态时前10阶的自振特性分析。结果表明：闸门结构各阶振动频率的振型表现有明显不同,闭门状态时闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性较小,刚刚提升状态时发生共振的可能性增大;随着阶数的增加,闸门自振频率也逐渐增大,应采取必要的工程措施,减少闸门结构和水流脉动频率发生共振的可能性。     

弧形钢闸门的动力稳定分析

分析了引起弧形闸门振动和破坏的原因,指出低水头弧形闸门在动水压力荷载作用下的失事往往由支臂杆的动力失稳引起,应该特别注意弧形闸门支臂杆的动力稳定性问题。给出了支臂杆的计算模型,讨论了其简化模型的合理性。以斜支臂框架为例,对两端铰结、一端作用有弯矩的斜杆进行了动力稳定分析。     

弧形闸门动水启闭力数值模拟

为研究弧形闸门的动水启闭力问题,以N-S方程为流体控制方程,结合k-ε湍流模型,采用VOF方法追踪闸门泄水时的自由表面,以小湾水电站泄洪洞弧形工作闸门为例,对固定在某一开度泄水时的流场进行数值模拟,求解出作用于闸门上的水压力大小和分布情况,并将结果与模型试验测得的结果进行对比。在此基础上,考虑闸门自重、铰轴摩阻力、止水摩阻力、上托力和下吸力对闸门启闭力的影响,得到最终所需的闸门动水启闭力,与模型试验测得的闸门启闭力作对比,验证数值模拟方法的正确性和可行性。     

弧形闸门泄流特性分析

通过对《水力计算手册》、《溢洪道设计规范》、《水闸设计规范》、水力学中弧形闸门泄流水力计算公式的对比运用,结合水工模型试验,提出闸孔出流计算公式中流量系数的修正以及应注意的问题。     

大型弧形闸门静力特性有限元分析

以某水电站溢洪道弧形闸门为例,建立了大型弧形闸门的有限元分析模型,应用ANSYS软件对其在各种工况下的支铰反力、闸门应力、位移挠度以及屈曲失稳等静力特性进行了计算分析,为完善闸门结构的设计提供了依据,对同类闸门结构的设计计算有参考意义。     

大型弧形钢闸门流激振动数值计算

为研究大型弧形钢闸门在脉动压力作用下的动力特性及安全问题,采用附加质量法计算闸门的自振特性,对试验测得的脉动压力进行频谱分析得到其优势频率;采用随机振动的方法,将脉动压力转化为节点荷载施加在闸门数值模型上,得到闸门的动力响应。以贵州平寨水利枢纽为例进行计算,研究结果表明,在水体的作用下闸门的自振频率减小,随着开度的增加,闸门的自振频率呈增大的趋势。闸门1阶振型频率在1.1 Hz左右,脉动水流的优势频率最大0.15 Hz,二者相差较大。闸门最大动位移3.61 mm,发生在正常蓄水位543.00 m开度50%工况下,而在20%和50%开度下闸门动应力较大,最大动应力为43.56 MPa,发生在543.00 m开度50%工况。因此,闸门发生共振的可能性不大,闸门在动水作用下较为安全,但需注意闸门在20%和50%开度下的振动情况,避免在此开度下长时间停留。     

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。     

大型弧形钢闸门流激振动数值计算

为研究大型弧形钢闸门在脉动压力作用下的动力特性及安全问题,采用附加质量法计算闸门的自振特性,对试验测得的脉动压力进行频谱分析得到其优势频率;采用随机振动的方法,将脉动压力转化为节点荷载施加在闸门数值模型上,得到闸门的动力响应。以贵州平寨水利枢纽为例进行计算,研究结果表明,在水体的作用下闸门的自振频率减小,随着开度的增加,闸门的自振频率呈增大的趋势。闸门1阶振型频率在1.1 Hz左右,脉动水流的优势频率最大0.15 Hz,二者相差较大。闸门最大动位移3.61 mm,发生在正常蓄水位543.00 m开度50%工况下,而在20%和50%开度下闸门动应力较大,最大动应力为43.56 MPa,发生在543.00 m开度50%工况。因此,闸门发生共振的可能性不大,闸门在动水作用下较为安全,但需注意闸门在20%和50%开度下的振动情况,避免在此开度下长时间停留。     

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。     

伊朗一大型翻板闸门的数值模拟

马斯加德苏莱曼大坝，是伊朗最大的水电工程，介绍了压力波动大型翻板闸门稳定性影响的模拟，以及在该工程接力器的设计对一问题的考虑。