平面闸门门槽对闸孔脉动压力影响的试验研究

平面闸门具有结构简单、运行可靠等优点,但是相对于弧形闸门平面闸门具有闸门槽。当平面闸门在启闭时或正常工作时水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。而闸门槽破坏了闸下水流流道的连续性,使得闸下水流脉动压力更为复杂。利用压力脉动传感器通过试验方法对闸下水流脉动压力进行研究。分别在闸门有槽和无槽条件下对闸门中断面底部测点以及闸门侧断面底部测点进行试验分析。对试验数据进行系统性分析可得到闸下水流脉动压力概率密度属于正态分布,闸门有槽条件下闸门底部测点水流脉动压力大于闸门无槽条件下闸门底部测点水流脉动压力等结论。试验结论为研究平面闸门门槽对闸下水流脉动压力的影响提供依据。     

苏丹Merowe大坝低位泄水洞弧形工作闸门流激振动试验

苏丹Merowe大坝低位泄水洞弧形工作闸门已运行3年,每年汛期其水封系统、出水口耐磨钢衬均出现不同程度的损害。为探究闸门在运行中是否存在危害性振动导致病害发生,制作几何比尺为1∶15的水弹性模型进行流激振动试验。6种水位条件下,对弧形闸门分别进行静力试验和动力试验,以此评估闸门的流激振动安全性。试验结果表明该闸门结构受力均匀,闸门实测最大静应力为-76.19MPa,最大动力放大系数为1.11,符合闸门设计规范,闸门强度有较大的安全储备;闸门最大振动加速度为0.597 g,通过与国内有关工程资料的比对,判定闸门振动强度处于中等以下,没有可见的剧烈振动现象发生,从而推断水封系统的病害并非闸门流激振动所致,其真正原因有待进一步研究探讨。     

水力自控翻板门数值模拟研究

水力自控翻板闸门能随水位涨落而自动启闭、结构简单、造价低廉,在水利工程中得到广泛应用.采用RNG k-ε紊流数值模型模拟方法,利用VOF方法跟踪自由水面,对杨卜山水力自控翻板闸门进行了数值模拟研究.分析研究了闸门不同开度和自由泄流状态下的泄流能力、过闸水流的流态、流速分布特性以及作用在闸门面板上时均压强等,计算结果与试验实测结果吻合良好.采用的Flow-3D软件能为类似水工水力学研究提供良好的计算平台.     

毛尔盖水电站泄洪放空洞事故闸门设计研究

高压高速水流对放空洞的安全影响较大,特别是在闸门门槽段容易产生气蚀破坏。介绍了毛尔盖水电站泄洪放空洞事故闸门的设计思路,并结合水力学模型试验结果,重点阐述了对门槽的设计,详细分析了门楣及通气孔的布置对闸门运行过程中水流流态及持住力的影响。     

钢闸门油尼龙轴套失效研究

介绍了油泥龙的特性，轴套设计及其影响油尼龙蠕变的因素，针对有些工程钢闸门因使用油尼龙轴套，经几年的运行，多数主滚轮运转失灵，启闭力严重超载，影响了闸门的正常启闭的情况，对油尼龙温度，湿度膨胀试验及造成主滚轮轴失效的原因进行了研究和探讨。     

新政航电泄洪弧形闸门水动力特性

水流诱发闸门振动是水利工程中一项重要研究课题，根据闸门流激振动水弹性试验模拟原理，结合嘉陵江新政航电泄洪弧形闸门设计了水弹性模型。并在此基础之上进行了不同开启程度的闸门水动力荷载测量试验以及流激振动应力、位移响应试验，并对该闸门进行了动力安全分析，提出了避免闸门产生有害振动措施和建议。     

淤泥对弧形钢闸门启门力影响的计算方法

为了估算泥沙淤积对弧形钢闸门启门力的影响,提出了一个计算公式.该公式将门前淤泥考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,同时考虑了泥沙附着力的力矩、梁格中附带泥沙重力的力矩、转动铰摩阻力的力矩、止水摩擦力矩、下吸力的力矩以及闸门重力和外加重力的力矩对弧形钢闸门启门力的影响.并利用该公式计算的弧形钢闸门启门力和西洱河二、四级电站泄洪闸门的实测资料进行对比得出：在门前泥沙淤积厚度较低的情况下,弧形钢闸门的启门力矩主要由闸门重力和外加重力决定,但是由泥沙引起的启门力矩变化也是不容忽视的,是导致闸门开启困难的影响因素之一,因此在设计过程中应充分考虑泥沙淤积对闸门启门力的影响,制定出合理的操作和维护方案,以防止闸门启闭困难情况的出现;该公式在计算门前有泥沙淤积情况下的启门力时,其计算精度能够满足工程实际需要.     

基于水动力学模型的渠道流量控制系统研究

针对渠道流量较大、水流条件复杂的流量测量问题，提出一种水动力学模型的渠道流量计算方法，并以此搭建基于水动力学模型的渠道流量控制系统。首先建立水动力学数学模型，采用两点水位量水法计算渠道流量，即在闸门上、下游选择两个断面，利用水位传感器实时测量断面水位数据，通过上位机求解水流控制方程得到两处断面的流量，取均值作为渠道的流量值，其次结合PLC搭建渠道流量控制系统，根据调度要求控制闸门的启闭，实现渠道流量的精准控制。在加大供水流量、水流条件复杂条件下，流量计算结果与多声道超声波流量计所测数据相比，平均偏差率小于5%。通过试验研究表明：控制系统流量控制误差为0.514%，系统响应时间小于200 ms，平均无故障运行时间大于10 000 h。控制系统的研究为后续渠道流量调度工程建设提供理论依据和案例支撑，具有较强的应用价值。     

露顶式弧形闸门闸坝一体化静动力学研究

针对现有露顶式弧形闸门静动力学分析存在一定简化的问题,应用ANSYS有限元软件对比分析了闸门单体和闸坝一体化的静动力学特性。以某水电站溢流表孔弧形闸门瞬启工况为例,建立了考虑止水摩阻、支铰体系和预应力锚索的闸坝一体化有限元模型。研究结果发现：在静力学方面,两侧止水对闸门各钢结构构件应力影响不大,最大差值为14.08%;闸坝一体化得出的固定支铰应力分布较闸门单体更为合理;锚块对闸门结构整体位移结果影响较大,闸门单体整体位移<不考虑锚索预应力的闸坝一体化整体位移<考虑锚索预应力的整体位移。在动力学方面,考虑流固耦合效应下止水降低了闸门结构的各阶频率;预应力锚索对闸坝一体化动力特性影响较小。     

灌区水闸新型装配式闸门设计分析

竖向装配式闸门改变了以往闸门将水压力通过闸门槽传于闸墩的传统设计思想。闸孔宽度不影响闸门厚度，闸门厚度可以控制在10－20cm以内。门体重量轻，所需的启闭力小，完全适合人工启闭，侧向行走系统位于闸门顶部，闸门运行平稳，轨道和小车均位于水上，不易生锈，保养方便。竖向装配式闸门可以适用于灌区上没有通航要求的任何水闸。     

改善城市排水泵站进水流态的试验研究

采用物理模型试验方法对某城市排水泵站进水系统水力流动特性开展试验研究,发现闸门井主流偏斜使得进水箱涵两侧配水不均,进而导致前池、进水池进流不均,存在漩涡、回流等不良流态。为改善泵站进水系统水流流态,通过在闸门井内设置导流墩、在前池内设置导流墩、横梁以及消涡板构成的组合式整流措施,并对其开展物理模型试验研究。结果表明,闸门井内设置导流墩有效提高了进水箱涵配水均匀性,前池进流在受到导流墩、横梁以及消涡板的综合整流作用下,显著改善了前池和进水池的水流流态,尤其是进水池内水流在平面上分布较均匀,在立面上呈底部大、表层小的分布规律,有利于水泵抽水并可防止表面涡形成,有助于保障水泵机组的安全稳定运行。     

灌区水闸新型装配式闸门设计分析

竖向装配式闸门改变了以往闸门将水压力通过闸门槽传于闸墩的传统设计思想。闸孔宽度不影响闸门厚度 ,闸门厚度可以控制在 1 0～ 2 0 cm以内。门体重量轻 ,所需的启闭力小 ,完全适合人工启闭 ,侧向行走系统位于闸门顶部 ,闸门运行平稳 ,轨道和小车均位于水上 ,不易生锈 ,保养方便。竖向装配式闸门可以适用于灌区上没有通航要求的任何水闸。     

真空有压管道内伪空化水流试验研究

为了研究真空有压管道内水流特性,采用不同安装高度及上下游水位差进行系列试验研究,量测出各工况下的管道过流流量、压强及压降大小,并对试验结果进行研究和分析。试验结果表明,管道水流在各工况下的最小压强大于水的饱和蒸汽压,空化数大于管道初生空化数,管道水流发生伪空化现象,根据气泡形状和分布把管道水流分为气泡流和气团流;当上下游水位差一定时,随着管道安装高度的增高,管道内水流流量逐渐减小;当安装高度一定时,上下游水位差增大,管道压降增加致使管道流量增大;在上下游水位差作用下,管道通过小流量时,管道安装高度对压降影响很小,当管道通过大流量时,管道断面压降随着安装高度增加逐渐增大;气泡存在增大了水流阻力,阻力随着管道流量的增大呈先增大后减小的规律。     

广州南沙滨海景观带上卧式闸门结构设计

目前城市防洪排涝工程建设越来越重视景观协调性,传统平面直升闸门已无法满足广州南沙滨海景观带建设的要求,万顷沙挡潮闸推荐上卧式闸门,采用液压启闭机起吊,该类型闸门地面以上无高耸建筑,做到建闸于无形。通过受力系统简化,对面板、主梁进行了计算。将闸门简化为平面问题,采用静力学方法对不同水位组合情况下的启闭力进行计算,为启闭机容量选择提供依据。同时通过受力平衡分析,计算得到了中铰的支座反力,从而为中铰牛腿的结构计算提供荷载要求。     

沙井河河口水闸边孔闸门设计

沙井河河口水闸边孔采用中铰上卧式平面钢闸门,主要由门叶结构、支臂结构、水封装置、支铰装置、锁定装置、吊耳结构组成。闸门设2个支铰,支铰固定在闸墩内侧的牛腿上,每个支铰与闸门一侧支臂相联;门叶顶部设2个吊耳,分别与两侧的液压缸连接,液压缸推拉闸门转动,实现开启和关闭。     

基于模态叠加法的弧形闸门流激振

水利水电工程泄水弧形闸门的流激振动现象是十分普遍的,这些振动有时会影响工程安全运行,甚至会造成结构失事,一直受到设计和管理人员的重视。基于模态叠加法,提出了水工结构流激振动反分析方法,可用于由少量测点的动位移实测值反馈分析出整个结构在水流动力荷载作用下的动位移场和动应力场。通过反分析计算得到的弧形闸门应力值与使用Ansys有限元计算软件的计算值进行对比,可以看出,反分析计算结果与实际计算结果非常接近,从而验证了动位移、动应力反分析程序的正确性,并通过与水弹性模型试验的比较进一步验证了反分析程序的正确性。     

西北口水库启门不对称原因分析及解决措施

通过对西北口水库溢洪道弧形闸门的原型观测,发现该闸门在开启的初期处在单边受力状态之下,单边启门力测试的最大值达到了理论计算值2倍之多,这种启门不对称过程对闸门的安全运行威胁很大,可能会造成闸门出现严重事故。对该闸门在启门过程中的启门力变化趋势作了认真分析研究,并提出了一些改进措施。     

渠道非恒定流过渡时间影响研究

采用特征线法,模拟了不同渠道长度、闸门调控时间、流量变化率及运行方式下渠道水流过渡过程,并分析了其对水流过渡时间的影响。结果表明,渠道运行方式对水流过渡时间影响较小。渠长、调控时间、流量变化率为影响过渡时间的敏感因素。渠道越长,闸门调控时间越长,流量变化率越小,水流过渡时间就越短,水位流量波动越小,水流过渡越平缓。     

小南川水库弧形工作钢闸门安全检测与评估

水工钢闸门安全检测是判断水库钢闸门运行安全度的重要手段,对于运行几十年的钢闸门更应进行安全检测。以小南川水库为例,对其进行外观、门体材料及尺寸、腐蚀、焊缝、应力与启闭机性能检测。运用有限元软件ANSYS对弧形工作钢闸门的受力状态进行模拟计算,并对校核洪水位下弧形工作钢闸门进行应力分析。根据结构应变实测结果与模拟计算结果,对弧形工作钢闸门的安全状况进行分析,提出检测结论和维修方案建议,为类似工程提供参考。     

双向钢闸门反向挡水启门力CFD分析与减载对策

为解决工程中发生垂直提升式双向挡水钢闸门反向挡水时,启门力过大,常规选用的启闭机启门力不足等问题,以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,对反向挡水启门过程中的闸门进行受力分析,采用CFD方法计算闸门不同开高时的过流流场和水流对闸门的作用力,计算启门力,并实测验证,分析启门力影响因素和增大的原因,提出采用增大横梁排水孔面积的方法减小启门力,采用Ansys Workbench对排水孔加大后的闸门横梁强度进行校核.结果表明:启门过程中,下泄水流冲击闸门底部主梁上表面,造成上下表面压力差,是启门力增加的主要原因;增大排水孔面积,启门力呈线性规律下降,同时,由于水流对闸门水平作用力减小,主梁最大应力减小,强度能够保证.当排水孔面积增大到原面积8倍时,启门力下降7.6%~11.9%,效果显著.成果对于改进双向挡水闸门设计、减小启门力、保障启门安全具有重要意义.