上翻式拱形闸门的流激振动控制及原型观测验证

发布时间：2021-06-12 04:34

　　通过物理模型和数值模型相结合的方法,系统研究了大跨度上翻式拱形闸门水动力荷载、结构动力特性和流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动强烈共振现象及成因。针对存在的强烈振动的问题,通过减小闸门底缘下游倾斜面水平面投影面积、缩减闸门底部小横梁尺寸等方式来进行结构优化。优化后的工程现场原型观测结果显示,推荐布置方案有效控制了闸门的有害振动,运行平稳,安全可靠,验证了物理模型试验成果的正确性。 

【文章来源】：水利水电科技进展. 2020,40(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水闸平面布置

泄水闸门叶结构(单位:mm)

上翻式拱形闸门工作状态下孔口宽度40.0 m,门高5.19 m。采用ANSYS有限元分析软件建模。模型共有35 839个节点、215 034个自由度。考虑启闭机油缸后,总质量为167.29 t。模型边界条件为启闭油缸为固定端、油缸和吊耳梁连接部位以及支铰部位均释放其绕x轴转动自由度。表1列出了闸门结构无水状态和考虑流固耦合情况下的若干低阶振动模态频率值,相应状态下的前3阶振动模态见图3和图4。计算结果显示,无水状态的闸门振动基频为2.70 Hz,表现为闸门两侧上部面板径向弯曲振动变形;2阶振动频率为2.80 Hz,为闸门两侧下部面板径向弯曲振动变形;闸门中部面板径向弯曲振动变形频率为6.69 Hz。闸门流固耦合前3阶固有频率分别为2.11 Hz、2.75 Hz及3.97 Hz,分别表现为闸门面板中上部径向弯曲变形、面板距中部两侧的径向变形振动及局部弯扭变形。分析结果指出,流场对闸门结构的固有振动特性产生明显影响,1阶基频下降22%,3阶模态频率下降40%。从总体上看,闸门振动基频很低,若闸门结构体型设计不当,在水动力荷载作用下容易激发强烈振动,并导致闸门结构的共振破坏[6]。图4 闸门流固耦合低阶振型

【参考文献】：
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本文编号：3225960