船闸廊道输水阀门振动研究进展

本文根据国内外船闸廊道输水阀门运行中发现的振动情况及80年代以来我国高水头船闸设计与研究中取得的成就，讨论了船闸廊道输水阀门振动研究方面的进展。文中分析了阀门作用力的性质、量级及其影响因素，阐明了研究阀门结构动特性的重要性，介绍了结构动特性及其优化问问设计的最新技术。结合实际工程论述了应用这些新技术所取得的显著效果。这些成果可为今后高水头船闸阀门设计与科研提供参考。     

大藤峡水利枢纽船闸水力学关键技术研究与实践

大藤峡船闸是目前国内外水头最高的大型单级船闸，其闸室输水功率、阀门水力条件、闸门结构尺寸等多项指标均居世界之最，代表了当今世界船闸建设的最高水平。围绕大藤峡大型船闸安全高效输水、高水头输水阀门空化振动、巨型人字门安全运行等水力学关键技术难题，历经10多年研究和实践，在大型船闸输水系统布置、高水头阀门防空化技术、巨型人字门设计、现场调试技术等方面取得了大量创新成果，成功解决了40 m单级船闸设计、建设和运行难题，在基础理论和核心技术上实现新的突破。总结梳理了大藤峡船闸水力学关键技术研究成果，以期为类似高水头船闸设计研究提供参考。     

红水河桥巩水电站船闸设计

红水河桥巩水电站船闸设计水头为24.6 m,属高水头船闸,船闸输水廊道工作阀门采用平板门,突破了平面阀门在船闸的应用范围。重点介绍了桥巩船闸的主要技术特征、船闸建筑物总体布置、输水系统等方面的设计,并对船闸输水系统的主要技术特点进行了概括和总结,为高水头船闸的设计提供参考。     

三峡永久船闸输水反向弧形阀门流激振动问题研究

本文采用原型观测、模拟试验和理论分析等手段,对三峡永久船闸高水头输水反向弧形阀门的流激振动问题进行深入研究。研究内容包括:(1)以五强溪船闸反向弧形阀的原型观测为基础,对三峡船闸反向弧形阀及输水廊道紊流场进行精细的数值模拟和试验研究,通过综合分析,对三峡反向弧形阀门可能出现的小开度强振区的振源进行预报。(2)研究符合金属结构水弹性相似的高容重、低弹模的特殊材料系列,并用该材料制成了1∶20三峡反向弧形阀的"完全水弹性相似"的流激振动模型;用该模型进行了实验(干)模态分析,并与有限元的理论模态分析相比较,二者符合较好,说明它的动力性能良好,可用于反向弧形阀门的各项水弹性振动问题研究;在大型减压箱中对三峡永久船闸反向弧形阀在输水过程中的紊流流激振动进行模拟,预报阀门结构的动力特性及动力响应。最后对减振、抗振措施提出相应建议。     

高水头船闸阀门流激振动问题研究

通过试验模态分析技术，研究了船闸输水过程中廊道阀门的流激振动问题。应用ＣＡＤＡ技术，提出了动态优化方案，并进行了动态响应预估。采用最小二乘格型算法，进行了非稳定流压力脉动及振动的谱估计，并定性地探讨了高阻尼材料的抑振效果及横染对阀门振动的影响。     

高水头船闸阀门段廊道防空化设计

高水头船闸水力学的关键技术问题之一是阀门及阀门段廊道的空化。解决此问题的关键技术,包括合理确定阀门段廊道布置高程和廊道体型、输水阀门选型和开启方式等。对这些问题进行了较详细的分析和论述,并结合工程实例重点介绍了输水阀门和阀门段廊道防空化气蚀措施的最新设计研究成果,即根据不同的阀门段廊道体型,配合门楣通气,同时辅以其他通气方式,能有效地抑制阀门底缘空化,提高阀门段廊道整体抗空化能力,还减少了阀门段廊道的埋置深度,节省土建工程量。     

三峡永久船闸输水系统水力学问题研究

三峡工程永久船闸的安全运行是确保长江航运畅通的关键所在，经多年研究，在解决了一系列的水力学关键技术问题（如高水头阀门空化、阀门及启闭系统优化、阀门段廊道动水荷载特性及廊道衬砌形式的确定、船闸末级闸首旁侧泄水超长廊道特殊水力学问题及闸室惯性等）后，设计建造了一个既能满足船只快速过闸，又能确保建筑物安全的永久船闸输水系统。通过试运行和初期运行的检验，该输水系统总体满足设计要求，说明该项研究是成功的。     

美国下葛兰奈特船闸的原型观测

下葛兰奈特船闸是陆军工程师团沃拉沃拉工区设计的,并取得了水工模型试验的验证.该闸闸室宽86英尺,长675英尺,设计水头105英尺。该闸的输水廊道布置,首次采用底部纵向输水廊道系统。此种输水系统是唯一能够满足高水头船闸快速和安全充水要求的。它的基本原理是:运用一侧或二侧输水廊道阀门,均可使水流平稳、均匀地进入闸室。1975年船闸工程竣工并投入了运转。现场原型试验表明,除充泄水时间较快和掺气较多外,其充水特性与模型试验的非常接近。阀门操作稳定、平静,没有发生过去修建的高水头船闸发生过的巨大爆破声响。     

消除高水头船闸输水阀门空化的新途径

高水头船闸输水阀门空化是一项普遍存在、急待解决的课题。本文在水口船闸输水阀门水工模型和减压模型试验的基础上,提出了阀门后输水廊道为有限突扩空间型式。对有限突扩空间形状、尺寸、阀门与出口的相对位置及抑制空化之间的关系等进行了试验研究。试验证明,阀门后有限突扩体型具有自身补水、升高压力和超空穴结构的作用,它可以消除反弧形阀门底缘及其门顶止水缝隙处的空化。提出了解决高坝通航船闸输水阀门空化问题的新途径。本文推荐的4号突扩体型已被设计部门采用,该体型的有关资料可供其他高水头船闸输水阀门水力设计参考。     

突扩廊道体型减免高水头船闸输水阀门空化研究

高水头船闸存在的主要关键技术问题是船闸输水阀门的空化与空蚀问题.本文在综合研究国内外改善输水阀门空化的措施基础上,提出了突扩廊道体型以及减免输水阀门空化,通过物理模型试验和原型观测研究,充分论证了突扩廊道体型减免空化的效果.结合三峡工程连续五级船闸水力学试验研究,优化了突扩廊道体型,提出了结构简单、具有很强抗空化能力的底扩体型.闽江沙溪口船闸水力学原型观测成果表明,突扩廊道体型减弱了阀门空化强度,起到了保护阀门和廊道边壁免遭空蚀破坏的作用,保证了该船闸的正常运转.     

高水头船闸输水系统布置的若干局部型式

本文主要针对我国已经建造的几座高水头船闸输水系统的取、泄水口,阀门段廊道、分流口闸室支廊道出水孔布置类型进行综合评述,为今后设计提供参考经验。     

三峡船闸输水廊道阀门振动试验

介绍了两种输水廊道的正、反两种弧形阀门振动试验成果：在“平底式”廊道中,阀门在小开度很窄运行区间内产生了自激振动,而“底扩式”廊道则在大部份运行过程中产生了强迫振动。对模型设计的有关问题作了论述。     

三峡永久船闸输水廊道工作门防空化措施分析

三峡永久船闸输水阀门作为船闸闸室的供水工作门,其结构尺寸和单位重量均为已建和在建水利枢纽工程中最大的,再加上船闸的高水头、高流速和复杂的工作环境,在阀门工作运行过程中,极易使水流产生空化现象,最终导致阀门的损坏,造成质量安全事故.为此,在阀门的设计和施工过程中,采用和借鉴了以往的工作经验,通过大量试验,更新、优化了设计和施工方案,取得良好效果,可供类似输水阀门的设计和施工借鉴.     

葛洲坝工程船闸廊道阀门原型观测研究

本文阐述葛洲坝3号船闸输水廊道反向弧形阀门的原型观测,发现在阀门面板上产生的蚀损分布与被水流激发的振动型态相当吻合,建立了蚀损不仅与空穴水流有关而且与阀门振动特性有关的概念。     

葛洲坝船闸水力学原、模型试验比较

本文根据葛洲坝三座船闸原、模型试验资料,对船闸输水系统的水力特性、船只系缆力、阀门后廊道压力、水流空化噪声、阀门启闭力、阀门振动等问题作了综合分析比较。结果表明,原型充泄水时间比模型短,阀门后廊道顶板压力比模型低。文中所得到的结果对科研设计有参考意义。     

船闸末级闸首超长输水廊道泄水水力特性数值模拟

拟建的三峡枢纽水运新通道船闸末级闸室超长输水廊道运行水头高、输水量大、输水时间短、输水距离长,水流具有强非恒定性,保障其安全运行非常重要,故对高水头船闸末级闸首超长输水廊道的阀门开启过程的非恒定水动力特性进行数值模拟,研究不同输水廊道长度、不同阀门开启时间下,闸室流量过程、闸室水位过程、阀门井水位过程等水力要素的变化规律和影响因素。研究表明:船闸末级闸首输水廊道长度加长会增加惯性超降值、增长惯性超降波动周期、延长泄水时长、降低闸室水位升降速度,同时减少阀门开启过程中阀门井水位降落值;加快阀门开启速率会减少泄水时长、增加闸室水位升降速度、减少阀门开启过程中阀门井水位降落值。研究结果可供三峡枢纽水运新通道末级闸首超长泄水廊道设计参考。     

兴隆船闸关键水力学问题研究

兴隆船闸采用短廊道输水系统,属集中输水系统布置中的中高水头船闸.船闸规模及一次充泄水水体大,输水时间短,水力指标要求高.对于输水系统出口设置在闸首的船闸,其充、泄水系统出口布置型式以及输水阀门的运行方式直接影响过闸船舶安全.通过1∶30兴隆船闸整体模型,对过闸船舶停泊条件等关键水力学问题进行了专题研究.通过研究提出了能够满足充泄水时间和停泊条件要求的输水阀门运行方式及输水系统布置型式,为兴隆船闸设计提供了科学依据,并可作为其他短廊道输水系统船闸设计参考.     

高水头船闸输水系统布置及应用

根据国内外及长江科学院建院50多年来对高水头船闸输水系统水力学研究成果,对高水头船闸输水系统布置型式及关键部位体型应用进行了简单介绍,给出了适应不同闸室尺度及水头的等惯性输水系统基本型式和优化闸室内船舶停泊条件以及解决输水系统空化问题的关键部位优化体型,提出了通过阀门底缘掺气解决船闸输水反弧门底缘空化从而简化高水头船闸输水阀门段体型的新思路,以及有望应用于超高水头船闸的具有内外消能系统的新型分散输水系统型式,可提供给有关的科研设计工作者参考。     

从船闸阀门的振动问题谈三峡船闸分级的可行性

为探究三峡船闸分级问题,作者根据世界各国船闸建设的情况与发展趋势,分析了船闸廊道阀门的工作状况,提出了影响阀门振动的诸因素。利用大量现有船闸的模型试验与原型观测资料,分为水动力荷载与阀门结构两方面详细地讨论了廊道体型、阀门体型及阀门结构与启吊杆结构动特性对阀门振动的影响与可能的改善方向。文中还提出了四个方面尚需进一步研究的课题。就阀门振动方面而言,只要对四个方面问题进行深入细致的研究,并取得可靠的方案,三峡船闸目前的分级方案是可行的。     

高水头船闸反弧形阀门门顶缝隙流特性及其应用

本文介绍了高水头船闸门顶缝隙流的１：１切片模型试验及其机理；阀门段廊道减压模型中的通气部位比较试验；门楣通气方式以及两座船闸门楣自然通气措施的实际应用情况。原型观测成果表明，站楣自然通气不仅可减免顶止水缝隙空化，而且可抑制阀门底缘化，改善船闸运行条件。