平底闸平面闸门孔流流量计算

本文对平底闸平面闸门下孔流的流量进行了研究.在大量的模型试验的基础上得到了计算自由孔流流量系数的公式,该式与现有成果相比有较高的精度和较广的应用范围.文中应用明渠干扰波传播的原理对孔流淹没的物理本质进行了解释,并根据干扰波波速与闸下收缩断面流速相等的条件导出了孔流淹没的判别式.最后应用量纲和谐原理和模型试验资料得到了淹没孔流流量和流量系数的公式,用这些公式计算甚为简便.     

闸门调控下的水动力学模型建立与应用

考虑闸门前后水位对淹没系数的影响,利用泰勒展开和有限差分法,对闸门过流模型进行了改进,建立了闸门调控下的水动力学模型.选取南水北调中线一期工程总干渠的部分渠段对模型进行了模拟计算.水面线及闸门过流的计算结果表明,模型合理可靠,可以实现闸门过流的连续模拟并提高计算精度.初步应用该模型进行了闸前常水位模式下典型渠段的水力响应计算,分析了平衡状态的渠道水面线及闸门运动变化.结果显示,闸前常水位运行模式下,闸门开度变化与过流量变化一致,节制闸的启动时间与上边界的距离和流量增减关系密切,计算水面线符合水力学的一般规律.模型可作为输水明渠调度控制决策的有效研究工具.     

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF（volume of fluid）的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.     

平面闸门底缘型式及选择

介绍了水利水电工程中广泛应用的平面闸门的底缘型式,通过分析底缘对闸下水流流态的影响,阐明了底缘型式对平面闸门可靠运行的重要性.根据闸门的工作性质,结合闸门设计的其它因素和工程实际,介绍了闸门底缘型式的选择.     

由风速和压强过程线解读水平旋流泄洪洞流态

以公伯峡水电站为例,结合原型风速和压强随闸门开度的变化过程线,研究了水平旋流泄洪洞的水流流态.试验系统描述了堰闸段、竖井段、起旋室、旋流洞、水垫塘及退水洞内水流流态的变化过程,对比分析了原型和模型流态的差异.结果表明受收缩环的影响,在闸门开启过程中堰闸段水流由堰流向淹没流过渡,竖井段水流由自由跌落向淹没射流过渡;旋流洞内流态的变化大致可分为五个阶段,经历由自由流向吸吮流转变的过程;水垫塘调整流态的作用显著,退水洞内水流呈稳定的明流流态.     

尺寸链中偏心误差的理论计算

本文论证了随机向量误差(偏心误差)合成量的理论分布律,推导了合成量的数学期望及方差(均方差)的计算式,从而提出计算由随机向量误差所组成的平面尺寸链的一般理论公式,这一公式与现有文献[2][3]不同;最后文中引入计算实例。     

闸门水下自振频率的分析与计算

本文根据闸门在水体中振动的特性,对闸门振动时所受的随动水体的附加质量力和粘性阻尼力进行了分析.由于闸门动力特性与闸门本身的结构特性,支座方式,起吊机构的特性,在闸门槽中的紧固程度及闸门面板的水平倾角等有关,在计算闸门水上,水下的自振频率时,视县体情况分别将门体简化成刚性体或平面(空间)弹性刚架.根据上述原理、编制了相应程序.实例计算表明,附加质量力对水下闸门的自振频率有明显的影响.     

北疆大型水工平面闸门的振动测试

针对北疆某大型水利工程中倒虹吸出口2个平面闸门的振动问题,采用防水耐压防腐的三轴振动加速度传感器和INV303数据采集仪器,构成多通道水下振动测试系统,通过改变闸门的开度和流量,对A线1号闸门进行各运行工况下的振动监测,对B线2号闸门进行大流量下的振动监测.测试结果表明:2个闸门、闸墩、闸房等重要部位的振动参数与闸门开...     

深水平面闸门振动的某些问题

在工程实际或水力模型实验中均末曾发现过深水平面闸门仅因水流作用而产生自激振动现象。这是由于平面闸门刚度摩阻力较大,而且振动所引起的相互作用力随作用于闸门上水头的增加而减少的缘故。因此深水平面闸门的振动属于强迫振动性质。根据实验资科,在一般条件下由于紊动旋涡所引起的脉动压力较小,不足引起强烈的强迫振动。然而当运动狀态急剧改变时,例如气蚀、明喑流交替、旋涡区破坏等将使水流搅动外力加大甚多。同时,因具体闸门构造特点而引起的水流搅动亦可能远大于一般条件下的脉动压力。因此,必须结合闸门具体情况,按照危险振动型与危险外力的不利组合,研究深水平面闸门的振动向题。引起闸门振动的外力具有随机变化的性质,以往常用简谐变化外力代替,近似地计算最大应变。我们用水力模型与电模型对这二种性质的外力进行了比较,发现在计算最大应变时,不可能用一种谐变化外力代替一种随机变化外力。从而说明了以往的近似的计算方法不可能有一个统一的标准,而且将引起较大的计算误差。合理的近似计算方法,必须重整研究。同时,对记录资料长度亦进行了统计分析,我们初步认为记录资料的单波数不宜少于700—800。结合深水平面闸门的可能振型,本文从理论上证明当水流条件接近势流时,动水对闸门振动的惯性影响与同样边界条件下静水的影响相同,与稳定流速无关。并从实验论证了旋涡区水体对闸门振动的惯性影响与静水差别甚大。     

水力自动滚筒闸门振动特性的试验研究

分析动水压力作用下新型水力自动滚筒闸门在开启工作过程中的振动响应,以揭示横置水中圆筒的振动加速度及位移变化规律.横置水中圆筒表面绕流流场水流变化复杂,目前水力自动滚筒闸门在动水压力作用下的振动无现成的计算方法.通过物理模型试验研究,发现在筒下开度一定的情况下,当上游水位不断上升时,筒体表面振动加速度呈现不断增大的趋势;当上游水位上涨至筒体上下同时泄水后,振动加速度增幅快速增长.与加速度变化规律不同,当上游水位与筒顶平齐且无水体附加质量约束作用时,筒体表面振动位移实测值最大.     

平板闸门振动中的二个问题

１．利用保角交换对有压管路中的半开启平板闸门及低水头的半开启平板闸门（闸后均为射流）的平移振动水压力作了分析,对 ０．２;０．４;０．６ 三种开度进行了数值计算,并用水电比拟法进行了量测,验检了ｂ／Ｈ＝０．２时分析解的正确性,讨论了利用近似边界条件的可能性。所得振劫水压力可作为闸门平移振动时的附加质量。 ２．把平板闸门简化为悬臂梁后利用液体弹性理论,对悬臂梁的弹性振动和水流的相互作用而形成颤振的实际可能性进行了分析,通过推论认为这种类型的颤振实际上是不可能产生的。对分析计算部分作了水槽试验进行验证,二者是吻合的。     

复杂嵌套网格模型及其在三河闸大修工况泄流流态模拟中的应用

针对三河闸启闭系统更新及土建附属工程实施时63扇闸门半侧开启泄流、半侧关闭更换启闭机的方案,构建三河闸枢纽泄流数学模型,采用结构网格疏密嵌套及2D-3D同步嵌套方法对计算区域进行离散。计算结果表明:(a)大修方案将使枢纽上下游产生大范围的回流区,局部单宽流量增大;(b)枢纽上游快活岭对过闸水流流态有重要影响;(c)与闸门全开工况相比,半开工况入闸水流存在明显偏流,北侧泄流时平均入流偏角最大,达到27.35°。根据数值模拟结果提出改善入闸水流流态的建议,为三河闸大修时水闸的调度、运行和管理提供参考。     

静水中悬臂同轴圆柱壳的流固耦合振动分析

采用能量方法计算固定—自由边界条件下的同轴圆柱薄壳结构在水中的振动频率,通过假设振型来计算壳体和流体的能量,由Hamilton原理给出流体附加质量系数的表达形式并计算出振动频率,讨论了间隙因素对频率的影响.结果显示,本方法所得的解与由ANSYS方法得到的解符合较好.     

用微分连续法求非线性方程组数值解

本文给出并证明了与文献[1]不同的用微分连续法求非线性方程组数值解的公式。证明的方法与文献[1]不同。在PDP-11/45计算机上,用本文的公式和文献[1]中的中点公式计算了文献[1]中的两个算例,在h相同的情况下,用本文公式得到的结果更接近真解。     

基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明：平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

水中薄板振动和辐射声场特性

为了探究裂纹薄板在水中的振动和辐射特征,提出了一种置于无限大障板上的裂纹薄板水中振动频率以及辐射效率的简便计算方法。在假定薄板小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下,利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度;进而应用瑞利方法得到了薄板水中振动频率与真空中振动频率、量纲一附加虚质量增量之间的关系;在真空中模态的有限元方法计算所得数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上,应用离散积分计算了量纲一附加虚质量增量的值;从真空中模态特征频率出发用迭代法计算,直到水中频率收敛为止,得到水中薄板的特征频率,并计算了薄板的模态辐射效率。     

水工闸门流激振动响应的一种计算方法

将作用在闸门上的水动力荷载分解为闸门无振动时的水流脉动压力和由于闸门振动引起的附加扰动流场所产生的动水压力两部分．用定义在频域上的相干函数来分析模型试验测得的脉动压力在各个节点之间的时空相关性,同时考虑脉动压力在不同频率分量上相关程度的不同,形成脉动水流的节点荷载,然后据随机振动理论建立模型试验和数值计算相结合的水工闸门流激振动响应计算方法,并以双口渡电站弧形闸门为例进行了算例分析．计算结果表明,该方法能够较好地满足工程分析的要求,并可以应用于其他水工建筑物的流激振动响应分析．     

丢弃负荷工况下事故闸门井流态CFD数值模拟

本文基于紊流模型对某水电站平板闸门及闸门井周围湍流流场进行了CFD数值模拟,探讨了在丢弃负荷工况下闸门井水位变化过程线和各时刻平板闸门上的压力分布情况,并给出了闸门所受合力随时间变化以及闸门井内横断面的流态图,在此基础上分析了丢弃负荷工况下闸门井内的这种流态对闸门振动的影响。     

轴对称势流有限元分析及附加质量计算

本文将文献[1]中给出的物体在无界流体中运动时的附加质量公式推广到有界空间和半无限空间中;对于三维和轴对称流动,提出了以势函数泛函J{φ}表示的附加质量极大值原理;推导了轴对称线性三角形元的影响系数矩阵和输入向量公式;计算了圆球在无界和半无限空间中的相对速度势、绝对速度势和附加质量系数。计算结果与理论值比较,具有好的精度。     

船闸引航道最不利流态水力参数的确定方法

结合盐邵船闸采用规范中的公式计算、模型试验、原型现场实测3种方式,分别得到引航道最不利流态时的泄流量及对应的闸室水位和输水廊道闸门开启时间等参数,对比分析了各方法所得参数的差异及成因.结果发现:数学模型常用规范中公式计算得出的引航道最不利流态出现时的闸室泄流量偏小,闸室水位偏低,输水廊道闸门开启时间偏长.在此基础上提出了改进公式的计算方法.