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    188宝金博页面版: 苏州河河口水闸流体激振模型试验

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    内容提示： 第 !" 卷增刊第 # 期&’()!" *+,,(-.-/0 1’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展3 9-6:/’(’;< ’= >50-? @-7’+?6-7!$$" 年 % 月2,?) !$$"2345/6-7 8/ *68-/6- 5/!作者简介： 罗银淼 （#ABC —），男，浙江宁波人，副教授，博士，从事水工结构振动及其控制研究。 DE.58(： (+’<.85’FGH+) -3+) 6/苏州河河口水闸流体激振模型试验罗银淼#，刘佑清!，吕飞鸣I（# ) 浙江大学应用力学研究所，浙江 杭州I#$$!"； !) 杭州市江干区农居建设管理中心，浙江 杭州I#$$...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：596 | 上传日期：2013-10-15 18:22:24 | 文档星级：
    第 !" 卷增刊第 # 期&’()!" *+,,(-.-/0 1’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展3 9-6:/’(’;< ’= >50-? @-7’+?6-7!$$" 年 % 月2,?) !$$"2345/6-7 8/ *68-/6- 5/!作者简介： 罗银淼 （#ABC —），男，浙江宁波人，副教授，博士，从事水工结构振动及其控制研究。 DE.58(： (+’<.85’FGH+) -3+) 6/苏州河河口水闸流体激振模型试验罗银淼#，刘佑清!，吕飞鸣I（# ) 浙江大学应用力学研究所，浙江 杭州I#$$!"； !) 杭州市江干区农居建设管理中心，浙江 杭州I#$$#"；I) 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州I#$$#%）摘要： 针对水工闸门的流激振动问题普遍存在， 但是振动强度难于预测的特点， 通过双模型试验获得结构振动响应特征， 即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度， 借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数， 通过数值计算得到不同 工况下闸门过流时的振动随机响应特征。 在苏州河河口 水闸大型翻板闸门 的应用 结果表明， 该方法合理有效， 通过模型试验与随机响应计算， 预测实际流激振动的随机响应特征量。 门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段， 在安装破水器后， 水流激振载荷大幅度降低； 该闸门 对波浪载荷作用 将是敏感的， 必须给予充分关注。关键词： 翻板闸门； 双模型试验； 液固耦合； 流体激振； 波浪载荷； 破水器； 苏州 河河口 水闸中图分类号： 9&#I# )I； 9&BB文献标识码： 2文章编号：#$$B!"B%" （!$$"）*#!$#$#!$C水工闸门是水利枢纽的控制结构， 其使用过程中的振动是影响结构稳定性及其强度的主要因素。由于流固耦合的复杂性， 很难通过理论计算获得振动精确解。 其复杂性包括： 流固耦合振动时闸门的模态特性变化、流体过流时的流态、流体与闸门间可能出现的负压及其水体空腔破裂等。苏州河河口水闸采用 #$$ . 超大跨度水闸翻板门，具有双向挡水的功能，遇天文大潮时挡外江# $$$年一遇设计高潮位，低潮时抬高内河水位，通过闸门的启闭灵活控制调节内河水位。 水闸的挡水结构为# 扇由底轴驱动的单宽 #$$ .、 高 AJ"B . 的翻板闸门，由设在左右机房内的液压启闭机操作，液压启闭机液压缸通过固定于底轴端部的拐臂驱动翻板闸门。 水闸闸孔净宽 #$$ .。 挡潮水运行时闸门门叶成铅直锁定状态； 挡河水运行时闸门门叶成倾斜锁定状态。曾经有人对 !C . 宽、# JCC . 高的翻板闸门进行过原型试验［#］，但是底轴驱动的超大跨度水闸翻板门，其过流时流体激发振动的安全性缺乏相应的基础研究，因此通过试验研究的方法预估闸门振动响应显得十分必要。 超大跨度的闸门液固耦合振动试验模拟目前有几个技术难点， 主要是模型相似数的不确定性。 流激振动水弹性相似律国内外都有研究和论著，普遍认为在有自 由液面的流场中惯性力和重力起着决定性作用。 水弹性相似模型就是在重力相似的水力学模型中必须同时满足结构弹性振动相似的模型，曾经有报道这方面研究的进展［!!C］， 但是对于跨度高度比很大的模型并不适用。 其次大跨度的水力学试验对试验设备、 试验精度的要求难以满足。 本课题研究的超大跨度水闸翻板门工作时过流流速不大，在水流自由跌落后进入下游水体消能，同时可能产生过流水体与闸门形成封闭空腔， 进而造成负压。 而在挡水状态，仅仅受波浪力作用，因此总体模型的雷诺数不大。 因此， 本问题的流激振动又与常规的闸门涡激振动［B!"］不同，门后的不稳定流对闸门的影响不大。为了正确简洁地模拟该闸门过流时的振动响应，采用了双模型法，即采用变态相似的水力模型试验与全相似的结构模型试验。 水力模型模拟了水力学上的相似，但是模型宽度尺寸较。员Ｖぴ谝欢ǔ〉匾、一定流量要求时满足结构高度与厚度的指标，获得测试点的压力脉动、液压支撑的反力等参数。 结构模型试验考虑液固耦合时的模态特性， 以及在过流工况下水力作用与波浪力作用时闸门的动态响应。?#$#?水利水电科技进展， !$$"， !" （ *#）!"#： $!C!KI"KBIIC$%&’(#： )*F ++, - "., - /0+112： 33445 - ++, - "., - /0

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