考虑淹没出流的弧形闸门结构动特性分析

发布时间：2021-01-30 05:06

　　弧形钢闸门开启泄流过程中时常存在严重的振动问题,有必要研究此过程中水流诱发的振动机理,避免闸门剧烈振动。结合实际工程中某胸墙式弧形钢闸门,考虑上下游水位工况,应用ANSYS FLORTRAN多场耦合分析平台,采用SOLID187实体单元模拟面板,建立多种开度下的水体-弧门耦合模型。对该模型进行瞬态求解,研究了闸下淹没出流及考虑水体-弧门耦合作用时动水压力作用下弧形闸门的结构响应特性。结果表明:在0.05～0.20开度区间,面板中心节点振动比较剧烈,且主要构件的较大位移区域和较大应力区域主要分布在构件的上半部分;在某一瞬时（t=0.92 s）,各主要构件较大位移和较大应力的分布区域随开度的递增呈现自上而下移动的变化规律;不同开度下各主要构件水流方向的位移最大,竖直方向的位移次之,侧向位移最小;主要构件中面板、主横梁和纵梁位移相对较大,支臂位移最小;面板在0.20开度下应力达到最大值,主横梁和支臂折算应力在0.75开度下达到最大值。 

【文章来源】：人民黄河. 2020,42(01)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

t=0.92 s时面板水流向位移云图(单位:mm)

(4)当t=0.92 s时,主横梁最大位移基本上随着开度的增大而减小,在0.10开度时位移最大,为5.76 mm。从主横梁沿流向的位移云图(见图3)可以看出:在0～0.20开度下,主横梁最大位移均出现在上主横梁前翼缘上,分别为5.68、5.76、5.54 mm;在开度为0.375时,主横梁最大位移出现在上主横梁后翼缘两侧,为5.25 mm;在0.55开度和0.75开度下,主横梁最大位移均出现在下主横梁上,但位置存有差异,前者在下主横梁的后翼缘上,为4.94 mm,后者在下主横梁的前翼缘上,为4.62 mm。主横梁出现最大位移的部位随开度增大呈现自上而下的变化,该变化符合相应开度下主横梁的变形特点。(5)在0.92 s时刻,纵梁最大位移基本上随着开度的增大而减小。由纵梁水流向位移云图(见图4)可知:在0.05开度和0.10开度下,纵梁最大位移分别为6.05 mm和6.17 mm,均出现在边梁上,前者在边梁的外腹板上,后者在边梁的翼缘板上;当开度为0.20、0.375和0.55时,纵梁最大位移均出现在中间纵梁的腹板上,分别为6.10、5.12、4.60 mm;0.75开度对应的纵梁最大位移为4.30 mm,位于边梁外腹板的底部。整体上,随着开度的增大,纵梁产生最大位移的部位呈现自上而下移动的变化,该变化符合相应开度下纵梁的变形特点。

(1)各开度下节点A的位移出现了振动,并且在最初较短时间内,其位移波动较为明显。从振动波形看,开度为0.05、0.10、0.20时振动波形相差不大,振动变化比较急剧;当开度大于0.375时,波形出现了较明显的变化,其振动变得较为缓慢。图5 各开度下节点A水流向位移时程变化

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3008295