平板閘門垂向流激振動特性與數(shù)值計算研究.pdf

1、閘門是用于關(guān)閉和開放泄水通道的控制設(shè)施,是水工建筑物的重要組成部分。當(dāng)平板閘門上下游存在水位差且開度較小時,在一定的折算流速范圍內(nèi)閘門會發(fā)生自激振動,閘門自激振動是一種極其復(fù)雜的流體與結(jié)構(gòu)相互作用現(xiàn)象,屬于典型的流固耦合作用。長期在振動中運行容易引起閘門的疲勞損傷,而且在某種條件下這種流激振動會相當(dāng)強烈以至于產(chǎn)生閘門共振和失穩(wěn)。
　　本文從數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬兩個方面研究了平面閘門垂向自激振動和機理,并對閘門垂向自激振動穩(wěn)定性進行了

2、研究,提出了垂向閘門自激振動穩(wěn)定性指標(biāo)。
　　首先從渦激振動出發(fā),考慮漩渦主要激勵作用下閘門的垂向自激振動,通過改進尾流振子數(shù)學(xué)模型研究了渦致閘門垂向自激振動,改進的尾流振子數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點是經(jīng)驗參數(shù)少,預(yù)測精度高,并且通過在模型中引入附加質(zhì)量項,同時把附加阻尼項分為流體粘性阻尼和負(fù)阻尼項,使得模型能很好的反映閘門自激振動的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),這樣就大大的增強了數(shù)學(xué)模型的精度,改進的尾流方程能很好的反應(yīng)渦致閘門自激振動中閘門在共振區(qū)的流激響應(yīng)

3、特性,計算值和實驗值吻合較好,所反應(yīng)的閘門共振區(qū)的特性和實驗結(jié)果也一致。
　　其次按照平面閘門垂向振動機理把平面閘門垂向自激振動分為兩類:流量系數(shù)及流體慣性引發(fā)振動和馳振引發(fā)振動,分別對兩垂向振動穩(wěn)定性進行研究,重點考察了Scruton數(shù)對閘門振動穩(wěn)定性的影響,最后分別對兩種自激振動提出了關(guān)于Scruton數(shù)的穩(wěn)定性指標(biāo)。
　　最后用數(shù)值計算方法研究了閘門垂向自激振動,計算采用有限體積方法,在流體計算中引入了大渦模擬湍流模型