全平衡重垂直升船機(jī)特殊情況的動力學(xué)分析.pdf

1、升船機(jī)是一種重要的通航建筑物，垂直升船機(jī)作為其重要的一種類型具有良好的靜力學(xué)和動力學(xué)性能。在水利工程中，鋼絲繩提升垂直升船機(jī)一般分為兩種:卷揚(yáng)升船機(jī)和重力全平衡重卷揚(yáng)升船機(jī)。在實際情況中，客船通常是其運(yùn)輸?shù)闹饕胺N類之一。為了保證乘客的人身安全，升船機(jī)的安全性勢必成為其設(shè)計過程中著重考慮的指標(biāo)。在本文中，將結(jié)合三峽升船機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對重力全平衡重鋼絲繩卷揚(yáng)提升垂直升船機(jī)的方案進(jìn)行研究和論證。將整個升船機(jī)系統(tǒng)分為多個單獨(dú)的部分，包括承船

2、廂、流體以及鋼絲繩懸吊系統(tǒng)，對每個部分單獨(dú)研宄并最終把它們耦合在一起構(gòu)造整個升船機(jī)系統(tǒng)的力學(xué)模型。
　　本文首先介紹了ALE方法的相關(guān)理論、參數(shù)和算法，給出了ALE描述下考慮粘性項的N-S方程并給出了其邊界條件。然后推導(dǎo)了承船廂內(nèi)部流體的動力學(xué)方程，并利用有限元方法對其進(jìn)行離散化。
　　接著利用剛體動力學(xué)的相關(guān)知識，構(gòu)建了承船廂的動力學(xué)方程，并與流體的動力學(xué)方程進(jìn)行耦合，得到了承船廂-流體耦合系統(tǒng)的動力學(xué)方程。根據(jù)這一方程，

3、計算了承船廂在幾種不同激勵下其內(nèi)部流體的動力學(xué)響應(yīng)。當(dāng)外界激勵的頻率接近固有頻率時會造成水體大幅度晃蕩，而遠(yuǎn)離固有頻率則不會出現(xiàn)，所以在設(shè)計過程中需要充分考慮這一因素。
　　最后推導(dǎo)了鋼絲繩懸吊系統(tǒng)的動力學(xué)方程，并將該方程與承船廂-流體系統(tǒng)進(jìn)行組合，得到整個懸吊系統(tǒng)-承船廂-流體的動力學(xué)方程。根據(jù)升船機(jī)系統(tǒng)的動力學(xué)方程，計算了系統(tǒng)在鋼絲繩斷裂、流體泄漏等幾種特殊工況下的動力學(xué)響應(yīng)。這幾種情況下，廂內(nèi)流體并未產(chǎn)生大幅度晃蕩，提升鋼絲