水力自动滚筒闸门振动特性的试验研究

分析动水压力作用下新型水力自动滚筒闸门在开启工作过程中的振动响应,以揭示横置水中圆筒的振动加速度及位移变化规律.横置水中圆筒表面绕流流场水流变化复杂,目前水力自动滚筒闸门在动水压力作用下的振动无现成的计算方法.通过物理模型试验研究,发现在筒下开度一定的情况下,当上游水位不断上升时,筒体表面振动加速度呈现不断增大的趋势;当上游水位上涨至筒体上下同时泄水后,振动加速度增幅快速增长.与加速度变化规律不同,当上游水位与筒顶平齐且无水体附加质量约束作用时,筒体表面振动位移实测值最大.

自动滚筒闸门脉动压力特性试验研究

用于多泥沙河流的自动滚筒闸门在自动启闭过程中会因水流脉动压力而产生振动,引起闸体失稳或结构破坏。针对自动滚筒闸门启闭过程中水流边界条件情况,制作了滚筒闸门模型,对不同上游水位、不同开度时水流脉动压力进行了物理模型试验。试验表明,自动滚筒闸门水流脉动压力过程具有呈正态分布的随机平稳特性,闸门脉动压力主频为轴流泵转轮叶片频率,闸体下缘跌坎处旋涡导致水流紊动强度增大而产生0.5 Hz低频脉动压力,低频脉动压力沿闸体迎水面向上游传递,振幅逐渐减小。脉动压力主频幅值与闸下开度正相关,与上游水深负相关,低频脉动压力幅值与闸下开度负相关;过圆筒中心逆时针角度为0°、45°、90°、135°、180°对应的圆筒壁处布设5个测点,水深由28.04 cm至34.04 cm时其脉动压力主频幅值分别减小了10.9%、13.3%、42.9%、20.6%、36.2%,闸下开度由0 cm增大到5.0 cm时脉动压力主频幅值增大了139.1%、139.8%、20.6%、57.2%、91.8%。

自动滚筒闸门水动力特性实验研究与数值模拟

采用模型实验与数值模拟结合的方法对闸孔出流、绕流工况闸门压力分布、脉动特性、流场特性进行了分析。闸门压力分布曲线呈"M"型,迎水面水压力大于背水面水压力,且与上游水深正相关,闸门迎水面90°及背水面225°为压力极大值点。157°~202°、225°~360°为负压区,闸底180°及背水面270°为压力极小值点,闸底180°负压较大。压力脉动主频49.8 Hz为轴流泵转轮叶片频率,次主频0.3 Hz由闸底紊动强度较大的涡旋及负压产生,沿闸体迎水面向上游传递,脉动压力能量分布频域逐渐变窄、振幅逐渐减小、紊动强度逐渐降低。

不同工况下水力自动滚筒闸门自动控制技术

为了提高不同工况下水流水力自动滚筒闸门的运行效率,通过对水力自动滚筒闸门水位控制器结构进行深入的分析,从而推导出水力自动滚筒闸门自动控制技术的基本设想。为了进一步验证自控系统设计方案,还模拟了简单与复杂2种不同工况下的水流,该套设计方案被证明可靠性与准确度均达到设计目标。

水力自动滚筒闸门振动特性的数值模拟及试验研究

水力自动滚筒闸门在泥沙淤积的情况下开启自如,可有效利用洪水资源。为将这一构想应用于实践工程,本文在模型试验和理论分析的基础上,结合数值模拟,研究了水力自动滚筒闸门在动水压力作用下的振动特性分布规律。对试验中不同种类运行工况下圆筒闸体振动加速度、振动频率、振动位移等振动特性进行研究与分析。利用ANSYS力学分析软件对横置圆筒闸体进行三维建模。考虑振动等动力学特性,采用双向耦合分析以解决振动与大变形问题,采用有限单元法对瞬态控制方程进行离散。比较振动位移的模拟计算结果与试验所测定结果,其变化趋势基本吻合,均当圆筒顶部在水面线附近时简体的振动位移达到最大。筒体在动水压力作用下的最大位移主要发生在沿水流方向的筒顶位置,需要在运行中加以注意。上述结论对于研究、设计直至具体制造应用这一新型自控闸门提供了重要的理论与试验依据。

水力自动滚筒闸门流激振动特性的试验研究

通过在迎水面典型特征点设置拾振器,对滚筒闸门的简化模型(横置于清水水流中的钢质圆筒)在不同工况下的动力特征和流激振动响应的观测。评定滚筒闸门的安全性,确定运行不利开度,并对闸门的安全运行提出建议。

鄱阳湖超大孔口闸门结构方案可行性研究

为合理实现鄱阳湖水利枢纽以闸代坝的设计构想,针对滚筒闸门型式采用三维有限元仿真计算方法,结合力学原理对其设计方案的结构刚度保证措施、启闭扭矩大小及闸门与混凝土封水面接触应力进行了可行性研究与论证。结果表明,该方案技术可行,滚筒闸门结构设计思路正确、适用,对超大孔口闸门的结构设计具有借鉴意义。