弧形閘門流激振動特性及其結(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。水工閘門的安全運行和正常工作對整個水利樞紐是至關(guān)重要的。閘門在啟閉過程中或者局部開啟時，都可能發(fā)生振動，振動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，操作運行方便等優(yōu)點而受到廣泛應(yīng)用，因而開展對水工弧形閘門的動力特性研究具有很大的實際意義。本文結(jié)合嘉陵江新政航電樞

2、紐工程，對其泄洪弧形閘門的動力特性以及其優(yōu)化進(jìn)行了試驗研究和數(shù)值計算。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要求，制作弧形閘門水彈性模型，并且對閘門的荷載特性，流激振動試驗結(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，并對其進(jìn)行了動力分析，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)對自振特性的影響，同時運用試驗獲得的水動力荷載對其進(jìn)行流激振動數(shù)值計算

3、，并其進(jìn)行動力安全分析，提出幾點建議。 (3)對弧形閘門支臂結(jié)構(gòu)的靜、動力屈曲進(jìn)行了分析。通過對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；同時根據(jù)閘門所受水動力荷載特點，對支臂進(jìn)行了動力穩(wěn)定分析，推導(dǎo)了臨界頻率計算的方程式，確定了其動力穩(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其支臂可能產(chǎn)生的動力失穩(wěn)進(jìn)行了分析。 (4)運用數(shù)學(xué)中的優(yōu)化方法，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論應(yīng)用于弧形閘門主框架