上翻式平面钢闸门水弹性振动试验研究

以广州市蕉东闸桥工程为背景,研究大跨度通航孔上翻式平面工作闸门流激振动问题。主要研究闸门结构的动态特性,论证闸门的流激振动状况,考查闸门在引水和不同排水的不同运行工况和水位条件下,水动力荷载作用情况,提出确保闸门安全运行的操作规程。     

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.     

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。     

大型液压启闭下卧式弧形闸门流激振动及抗振优化研究

大型液压启闭弧形下卧门系特种门型，其水力结构特征有其特殊性。因泄水闸泄流的弗氏数普遍较低，下泄水流流态和对门体的作用力复杂，且闸门面板采用全包结构，存在较大的浮动力，容易引起结构的动力失稳。针对下卧门结构构造及运行特点，通过水动力荷载模型，研究测试不同运行工况下作用于闸门结构各部位的水流脉动压力荷载，获得脉动压力的数字特征及谱特征；通过水弹性振动模型，揭示了闸门发生强烈振动的原因；通过三维有限元空间数值模型，研究闸门结构的静动力特性，取得闸门结构的应力位移分布及闸门结构的流固耦合振动特性，为结构的共振分析提供科学判据。通过对闸门结构水力结构特征成果的综合分析，提出解决闸门强烈振动的抗振优化布置方案，确保工程运行安全。     

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。     

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。     

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。     

河湖底轴驱动翻板生态闸门静动力特性分析

底轴驱动翻板闸门作为一种新兴河道景观闸门,由于其良好的生态效益在河道水利工程中有着广泛的应用。但是该类型闸门应用时间较短,其结构设计理论尚未成熟,对相关的有限元计算方法的研究也不足。为此,以底轴驱动翻板闸门为研究对象,总结了该类型闸门数值模拟静、动力特性的分析计算方法。以某工程为例,采用CFD-CSD耦合数值计算方法探究了底轴驱动翻板闸门结构运行时在水压力作用下的静、动力特性。首先对各个开度运行工况下闸门的水压力进行数值模拟计算,进一步采用单向流固耦合方法将计算得到的水荷载施加在闸门结构上,分析得出闸门各构件应力及位移随开度的变化趋势。再对闸门结构的干、湿模态进行分析,研究闸前水体对闸门自振模态与频率的影响。研究结果表明：各构件应力和变形在闸门全关闭工况时达到最大值,闸门整体最大应力值为200.79 MPa、最大位移值为47.703 mm,应力和位移随闸门开度的增大而逐渐减小;闸门的自振特性受闸前水体的影响显著,在研究该闸门动力特性时,需要考虑流固耦合效应。     

葛洲坝二江泄水闸弧形闸门振动研究

为预测葛洲坝工程二江泄水闸弧形闸门在淹没水跃作用下的振动响应,先后做了闸门水跃荷载及动态特性两个室内模型试验,预测闸门是安全的。在工程竣工后,作了原型观测,证实了这一论断。研究表明:(1)总水跃荷载均方根不超过设计静荷载的5％;(2)振幅响应均方根为0.05mm;(3)荷载主频率远低于闸门基频,动力放大系数可取为1。     

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。     

露顶式弧形闸门静动态应力数值分析与试验验证

为了确保某水库溢洪道露顶式弧形闸门在各工况下稳定运行以及实现闸门的结构健康监测,结合相关标准分析弧形闸门的静动态应力及变形情况,对露顶式弧形闸门不同运行工况进行研究。采用有限元仿真的方法,分别运用静力学仿真和流固耦合仿真分析计算0～6.5 m水深及0～6 m开度工况下露顶式弧形闸门的应力变形情况;并在现场进行测量试验,在弧形闸门上布置应力传感器,测量在1.4 m水深下弧形闸门在静止和启闭过程的静动态应力。结果表明：弧形闸门面板等效应力值在闸门6.5 m水深下启门瞬间达到最大值,为148.71 MPa;弧形闸门除面板外其他部位等效应力在闸门开度为6 m时达到最大值,为207.63 MPa;弧形闸门主、次梁的总变形量均在闸门6.5 m水深下启门瞬间达到最大值,分别为8.46、8.65 mm。仿真分析结果和传感器测量结果两者的误差在20%以内。     

翻板闸门流激振动模型试验及优化设计

以福鼎城区南湾防洪排涝工程C3标金属结构设备及安装工程为背景，针对其水闸翻板闸门运行过程中存在的流激振动问题，建立起闸门水工模型及弹性相似模型，采用水力学试验展开闸门脉动压力特性分析，并通过试验模态分析和空间有限元模拟技术对闸门结构动特性及自振特性等展开研究；最后提出提升翻板闸门基频及整体刚度、控制流激振动响应的优化策略，并对闸门抗振安全展开评价，可为水工翻板闸门优化设计及安全稳定运行提供借鉴参考。     

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。     

红花水电站泄水闸闸门的流激振动与运行调度

红花水电站泄水闸的科学、安全运行对整个枢纽工程安全以及柳州市的防洪安全有着举足轻重的作用.通过对泄水闸工作门的流激振动试验研究,了解闸门在设计工况条件下的水动力特性,为泄水闸运行调度方案的编制提供参考.     

原型观测试验在泄洪闸门振动特性分析中的应用

水库表孔泄洪闸是水库大坝安全运行的重要保障。实践证明,水库泄洪闸门在动水启闭过程存在不同程度失稳现象。因此,闸门动态受力研究引起越来越多的关注。以某水库泄洪弧形闸门为工程背景,采用原型观测试验手段,对泄洪闸门振动特性进行研究,得到泄洪闸门体结构强度、固有振动特性及不同开度下的振动规律,对闸门结构运行可靠性进行评估。试验结果表明:泄洪闸门体结构静态受力安全,但在小开度及大开度均存在明显振动,中间开度运行趋于平稳。该研究成果对泄洪闸安全稳定运行具有指导意义。     

小湾水电站泄洪洞弧形闸门原型观测研究

通过对小湾水电站泄洪洞弧形工作闸门的结构应力、变形测量、动力特性测试、振动响应测试、启闭力测试及脉动压力测试的原型观测,找出高水头大尺寸弧形闸门在运行过程中各项参数的特征值和变化规律,对泄洪洞弧形工作闸门的运行安全性做出分析研究,该研究成果对弧形闸门的安全运行操作具有重要的指导意义。     

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。     

沭新闸改造闸门结构静、动力场响应特征研究

为研究沭新闸改造后闸门结构静、动力场响应特征,采用仿真建模计算方法,综合分析静力场下闸门设计参数合理性,探讨不同类型地震波、不同幅值地震波下结构响应特征。从闸门型钢结构上、下翼缘及腹板拉应力影响变化特征,获得腹板间距1.3m时抑制拉应力效果最优,各向位移为最低,满足闸门结构静力场设计安全,为研究水工结构对比设计及多类型地震波下动力响应特征分析提供参考。     

怀洪新河西坝口节制闸工作闸门振动原因分析

针对西坝口节制闸工作闸门在启闭和持住状态中出现的振动现象,通过对工作闸门进行闸门动力特性测试、闸门振动响应测试、水流脉动频率测试及闸门流固耦合分析,得出闸门在运行过程中各项参数的特征值和变化情况,找到了振动产生的原因。     

涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析

通过三维有限元数值模型进行涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析,研究大型桁架式平面闸门的结构动力特性,得出流固耦合条件下闸门结构的振动频率变化特征。在此基础上,通过涌潮荷载作用模拟对结构的动力响应进行仿真计算,得出闸门动位移和动应力值。采用水弹性振动模型对闸门结构的涌潮动力响应进行试验验证。验证结果表明,仿真计算结果与试验结果基本一致,仿真计算结果合理。最后,针对局部应力集中现象对闸门结构进行修改优化,并提出抗振优化方案。