弧形閘門流激振動(dòng)特性及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著我國水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，水利樞紐工程的規(guī)模越來越大，重要性越來越突出，水工建筑物的安全問題越來越備受關(guān)注。水工閘門的安全運(yùn)行和正常工作對(duì)整個(gè)水利樞紐是至關(guān)重要的。閘門在啟閉過程中或者局部開啟時(shí)，都可能發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)的原因和種類也是多種多樣的。一般泄水建筑物的工作閘門都采用弧形閘門，因其啟門力小，沒有門槽，過流流態(tài)好，操作運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛應(yīng)用，因而開展對(duì)水工弧形閘門的動(dòng)力特性研究具有很大的實(shí)際意義。本文結(jié)合嘉陵江新政航電樞

2、紐工程，對(duì)其泄洪弧形閘門的動(dòng)力特性以及其優(yōu)化進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算。主要的研究內(nèi)容如下： (1)根據(jù)水彈性模型模擬原理和試驗(yàn)要求，制作弧形閘門水彈性模型，并且對(duì)閘門的荷載特性，流激振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 (2)應(yīng)用ANSYS有限元軟件，建立了該泄洪弧形閘門三維有限元數(shù)值模型，并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力分析，給出了弧形閘門的自振頻率，并且進(jìn)一步分析了流固耦合效應(yīng)對(duì)自振特性的影響，同時(shí)運(yùn)用試驗(yàn)獲得的水動(dòng)力荷載對(duì)其進(jìn)行流激振動(dòng)數(shù)值計(jì)算

3、，并其進(jìn)行動(dòng)力安全分析，提出幾點(diǎn)建議。 (3)對(duì)弧形閘門支臂結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力屈曲進(jìn)行了分析。通過對(duì)影響閘門支臂空間屈曲荷載的因素進(jìn)行研究，得出了閘門支臂結(jié)構(gòu)最佳布置型式；同時(shí)根據(jù)閘門所受水動(dòng)力荷載特點(diǎn)，對(duì)支臂進(jìn)行了動(dòng)力穩(wěn)定分析，推導(dǎo)了臨界頻率計(jì)算的方程式，確定了其動(dòng)力穩(wěn)定與不穩(wěn)定區(qū)域，結(jié)合新政航電樞紐工程的泄洪弧形閘門對(duì)其支臂可能產(chǎn)生的動(dòng)力失穩(wěn)進(jìn)行了分析。 (4)運(yùn)用數(shù)學(xué)中的優(yōu)化方法，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論應(yīng)用于弧形閘門主框架