弧形閘門流激振動(dòng)研究.pdf

1、弧形閘門被廣泛地應(yīng)用于水閘和大壩中,采用試驗(yàn)和數(shù)值模型結(jié)合的方法,有效的分析和評(píng)價(jià)表孔弧形閘門流激振動(dòng),具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值.該文闡明了研究弧形閘門局部開(kāi)啟時(shí)流激振動(dòng)的理論,用水力模型試驗(yàn)測(cè)得了水流脈動(dòng)壓力的時(shí)空分布,用ANSYS軟件和邊界元程序建立了閘門的數(shù)值模型,以遼寧石佛寺弧形閘門為例,計(jì)算了弧形閘門的自振特性,以及閘門局部開(kāi)啟工作時(shí)的振動(dòng)反應(yīng),并對(duì)閘門運(yùn)行的安全可靠性進(jìn)行了評(píng)價(jià).弧門流激振動(dòng)是流固耦合振動(dòng),目前難以精確求

2、解閘門和水體耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程.為了獲得方程的近似解,該文將作用在閘門上的水動(dòng)力荷載分為兩個(gè)部分,一是閘門無(wú)振動(dòng)時(shí)的水流壓力,用水力模型試驗(yàn)測(cè)定;二是由于閘門振動(dòng)引起流場(chǎng)擾動(dòng)的動(dòng)水壓力,通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程中的附加質(zhì)量陣,附加阻尼陣和附加剛度陣來(lái)等效.在水力模型試驗(yàn)中,采用了自制的面壓力量測(cè)裝置,實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)壓力到面壓力的轉(zhuǎn)換.采用DJ800多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)模型多個(gè)測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)進(jìn)行了同步測(cè)量,獲得了各測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)壓力的時(shí)域過(guò)程.并把脈動(dòng)壓力時(shí)程作為荷載作

3、用在有限元模型上.采用功能強(qiáng)大的ANSYS軟件實(shí)現(xiàn)了閘門結(jié)構(gòu)的有限元建模.運(yùn)用自編邊界元程序計(jì)算了閘門擾動(dòng)時(shí)動(dòng)水壓力的分布,進(jìn)而推導(dǎo)了附加質(zhì)量陣的簡(jiǎn)化求法.在模態(tài)分析中,精確得到了閘門有水和無(wú)水時(shí)自振的頻率,直觀地觀察了閘門自振振型.并針對(duì)閘門的設(shè)計(jì),提出了優(yōu)化方案.在論文的最后,運(yùn)用ANSYS進(jìn)行了瞬態(tài)時(shí)程計(jì)算,分析了石佛寺閘門在局部開(kāi)啟工作時(shí)的振動(dòng)位移和應(yīng)力.運(yùn)用動(dòng)力可靠度分析,采用首次超越破壞機(jī)制,評(píng)價(jià)了閘門在各種工況下工作時(shí)的動(dòng)