泄洪底孔弧形閘門-閘墩耦合動(dòng)力特性及支臂優(yōu)化研究.pdf

1、水工弧形閘門是重要的擋水和泄水建筑物,其安全對(duì)整個(gè)樞紐至關(guān)重要。但由于閘門屬于薄壁輕質(zhì)結(jié)構(gòu),在動(dòng)水荷載下容易發(fā)生振動(dòng),對(duì)閘門動(dòng)力特性的研究顯得十分必要。閘門面板承受動(dòng)水荷載作用,然后通過支臂和支鉸將水壓力傳給閘墩,所以閘門振動(dòng)要受到水體和閘墩的影響。而且,閘后不同泄流條件,如淹沒出流和自由出流,閘門振動(dòng)響應(yīng)又不盡相同,所以閘門振動(dòng)是復(fù)雜的流激振動(dòng)問題。物理模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以對(duì)比驗(yàn)證,確保兩者的正確性,所以試驗(yàn)和數(shù)模相結(jié)合是一種研

2、究閘門振動(dòng)的有效方法。
　　本文結(jié)合瀾滄江里底水電站泄洪底孔弧形工作閘門,通過試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算對(duì)其流激振動(dòng)特性進(jìn)行了研究,并進(jìn)行支臂優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)模型試驗(yàn)原理和要求,選擇合適水彈性材料,按一定的幾何比尺設(shè)計(jì)了閘門水力學(xué)和水彈性模型,進(jìn)行了閘門荷載量測(cè)和流激振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn),并分析試驗(yàn)結(jié)果。
　　(2)利用ANSYS建立水體-閘門-閘墩耦合數(shù)值模型,將物理模型試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證

3、了兩種方法的正確性,然后與不考慮水體的閘門-閘墩耦合數(shù)值模型以及閘墩剛性處理的數(shù)值模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析了閘墩和水體各自對(duì)閘門振動(dòng)的影響。
　　(3)通過不同淹沒度以及自由出流泄流條件下的水彈性模型試驗(yàn),研究了閘后淹沒出流和自由出流時(shí)閘門閘墩的流激振動(dòng)響應(yīng)特性。
　　(4)通過不同支臂型式閘門的動(dòng)、靜力分析,研究了支臂間斜、橫向連接系對(duì)支臂靜、動(dòng)力特性的影響。最后,通過對(duì)比確定了一種支臂優(yōu)化型式,既滿足靜力和動(dòng)力穩(wěn)定要