水动力荷载与闸门振动

分析了水动力荷载与闸门振动特性 .采用实验模态分析验证有限元数值计算得到的闸门模态特性 ,并进行闸门结构的优化设计 .应用随机振动理论分析闸门结构的随机振动响应 .计算实例表明 ,优化闸门结构的动特性可有效地提高闸门的抗振性能 .

考虑淤砂层的理想流体层中悬浮隧道管体动力水荷载研究——SV波

为研究地震SV波对复杂海水环境中悬浮隧道管体动力水荷载的影响,考虑海洋沉积淤砂层的作用构建理论分析模型。根据不同介质材料的波动方程和位移势函数,结合地震SV波传播过程中的边界条件,基于MATLAB推导并求解了不同交界面处地震SV波的透射和反射系数理论方程。通过数值算例,分析了淤砂层饱和程度、入射波角度和锚索布置形式等参数对悬浮隧道管体动力水荷载的影响。计算结果表明:悬浮隧道结构在非饱和淤砂层体系中,相比在饱和淤砂层体系中承受更大动力水荷载的影响;较厚淤砂层对悬浮隧道在地震SV波作用下更为有利;增加锚索支撑刚度和减小锚索布置间距,能够降低地震SV波对悬浮隧道动力水荷载的影响。

台风-浪-流耦合作用下海上风力机基础结构水动力特性分析

为揭示台风-浪-流耦合作用下风力机基础结构的水动力特性,以广东外罗10 MW级海上风力机为研究对象,基于模式耦合器(MCT)建立中尺度台风-浪-流(W-S-F)实时耦合模拟平台,分析超强台风“威马逊”过境全过程海上风电场台风-浪-流的时空演变特性;再结合中/小尺度嵌套方法分析风力机单桩基础水动力荷载分布特性;提出不同波浪相位下基础柱极值荷载模型。结果表明:建立的W-S-F平台对台风路径的模拟精度较单WRF模式提高42.51%;台风-浪-流耦合作用下基础柱水平波浪力正峰值增大约20%,负峰值减小约18%,并沿水深方向呈指数型变化规律,周向沿180°波向角呈对称分布;T4相位为风力机基础强度设计的最不利相位,基底剪力最大达7.68×10^(6)量级,基底弯矩最大达5.2×10^(8)量级。

有掩护海底管道上的水动力研究

本文介绍了波流作用在海底三组沟槽内管道上水动力荷载的实验结果,为扩充其应用范围,推导引入了一个无量纲沟形系数(α),实验结果以α—K_c—C_D、C_M、C_L形式表达,对工程应用提供了极大方便。本文还介绍了用此系教所做的对这种受掩护管道上水动力状态的几则预测。

高水头水电站压力钢管伸缩节动力安全研究

采用物理模型和数学模型相结合的途径,系统研究了不同运行工况下作用于高水头水电站压力钢管伸缩节导流筒的动水压力荷载和流激振动响应特性;通过数学模型研究了导流筒结构的振动模态特征以及结构的动位移和动应力等参数;根据水动力作用荷载及结构响应特征参数分析,提出了控制导流筒振动位移的优化布置方案。分析结果表明,优化布置方案对控制水动力荷载作用下产生的位移和应力取得了满意效果。

波流作用下平面网衣水动力特性数值模拟

针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究,基于SACS,采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型,利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出,在SACS中所建立的平面网衣数值模型可以较为准确地计算网衣在波流下的水动力,初步证明了在SACS中建立大型钢结构养殖网箱+固定式海上风力机融合结构模型的可行性。进一步采用该数值计算模型对不同波流工况下网衣结构的水动力荷载进行计算,分析不同流速、波高和波周期下网衣受力的分布规律。由计算结果可知,随着海流流速、波高的减小和波周期的增大,网衣受到的水动力荷载呈现出逐渐减小的变化趋势,其中波周期的影响尤为显著,由于该参数的影响使得指定位置节点水动力荷载误差达80%;另外,波流作用下网衣结构受到的水动力荷载,最大受力位于网衣顶端两侧位置,波高对网衣上部受力影响更大。这些结果可为融合结构中网箱部分的设计提供参考。

犍为船闸输水反弧门廊道非恒定流水力特性研究

船闸输水阀门段动水荷载是高水头船闸设计中关键的技术难题。以犍为船闸输水反弧门“平底+顶部渐扩”的廊道非恒定流常压模型为依托,重点研究阀门段动水压力特性、启闭力特性,动水关闭工况下阀门段廊道水动力荷载、开启速率及作用水头对水动力荷载及启闭力特性的影响。综合分析阀门结构体系、门后动水荷载、启闭力特性、防空化效果等因素,犍为船闸阀门不会发生有害的流激振动。

水工闸门流激振动研究进展

从水动力荷载与闸门振动特性的关系、水动力荷载作用特点及其控制方法、闸门减振优化设计方法、弧形闸门支臂动力稳定性分析、闸门水弹性振动模拟方法以及闸门流激振动仿真分析等方面,对水工闸门流激振动的研究进行了回顾.并对进一步做好水工闸门的振动研究工作提出了建议.

上卧式闸门水弹性振动试验研究

为了研究新型上卧式工作闸门水弹性振动问题,考查水闸在引(排)水不同运行工况下作用于闸门结构的水动力荷载,取得了脉动压力量级及谱特征,并获得了该类闸门的最大脉动压力系数,为同类闸门动荷载设计取值提供了参考依据。此外,分析了闸门结构的静动力特性,论证了闸门启闭杆的动力稳定性。通过水弹性振动模型取得闸门流激振动响应特征,揭示了闸门振动的性质、量级及其危害,提出了控制闸门振动、确保闸门安全运行的措施和方法。

水垫塘底板模型相似准则和模拟要点

介绍了新型消能工水垫塘和水垫塘底板上的水动力荷载,分析并总结了模型中研究水垫塘底板的相似准则和模拟要点。

大跨度浮体门动力稳定及流激振动试验研究

随着我国水闸工程的不断兴建,超大尺寸的泄水闸不断涌现。巨型浮体门也开始应用于超大跨度闸孔的挡泄水运行。由于该型闸门采用浮箱单侧立轴平面旋转型门型,其运行特征与常规直升式或上翻式弧形闸门不同,且需在动水中启闭运行,存在水动力作用和水位雍高等带来的门体振荡、动力稳定等一系列技术难点,因此通过特制的1∶25水弹性振动模型考查不同下泄流量及不同启闭速度下浮体门的振动和稳定性特征。通过闸门结构的水力结构特征试验,系统进行闸门启闭运行的稳定性和安全性研究,获得大闸孔闸门结构在特定条件下的振动加速度、振动位移、刚体晃动量以及闸门支铰力、支铰立轴动态位移等动力参数。揭示浮体门闭门过程中动水流速和自动闭门关系,提出避免出现闸墩碰撞,启闭门钢丝绳全程受力控制等措施。获得了需要严格控制闸孔下泄水流流速流量、降低闸门启闭速度,确保浮体门运行安全性的基本结论。该项研究成果为类似大型泄(挡)水闸工程设计建设提供了参考依据。

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。

波浪特性对矩形沉箱所受波浪荷载的影响研究

为研究海洋环境中波浪特性对矩形沉箱水动力荷载的影响,基于有限差分软件Flow-3D建立了波浪-矩形沉箱相互作用的三维数值模型。首先对新建模型的计算精度进行了验证,然后基于此模型系统地研究了波高、波浪周期及水深对沉箱波浪荷载的影响。研究表明随着波高增大、波浪周期增长及水深的增大,矩形沉箱所受波浪荷载逐渐增加。本文研究成果可为同类海洋结构物的水动力荷载分析提供参考。

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。

流激闸门振动及动态优化设计

本文分析了作用于闸门结构的水动力荷载特性，指出了闸门振动的类型和性质，强调了特殊水动力荷载包括空穴水流对闸门振动的危害；阐述了改善水流边界条件，增加适当附加措施等减免水动力荷载的途径；讨论了结构动态优化方法对避开水流高能区，抑制结构振动的效果。最后还探讨了弧门结构的动力稳定性问题。

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。

大跨度特型闸门流激振动及控振措施研究

水工闸门作为水电工程泄水建筑物的主要控流结构承担着工程日常运行洪水宣泄、引排水调控以及挡潮等重要任务。但由于大跨度特型闸门其结构均属于动部件,结构刚度较挡水大坝泄水建筑物结构要弱的多,且结构孔口尺寸日益增大、工作水头不断增高,下泄流量愈益加大,闸门流激振动问题日益突出,尤其在特殊水动力荷载作用下常常发生强烈振动,甚至引发工程事故,造成重大损失。本文针对国内外主要特型闸门结构流激振动问题的成因机理及防治措施进行分析讨论,提出相关控振对策,为工程设计和运行管理提供技术支撑。

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。

某半潜式钻井平台改造升级前后运动性能对比

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备之一。半潜式钻井平台结构复杂,在设计建造及服役过程中,往往需要根据实际需求对平台原方案进行改造升级,而升级后平台的运动性能将与原平台存在一定差异,此时需要进行对比分析以确定升级方案的可行性。本文采用Sesam软件对某半潜式钻井平台改造后方案与其原方案的运动性能进行分析和对比。计算结果显示,与原方案相比改造方案的垂荡运动RAO第一峰值略增大、横纵摇值基本一致,平台总体水动力荷载变大。