高水頭平面事故閘門動(dòng)水關(guān)閉水動(dòng)力特性及門槽水力特性研究.pdf

1、泄水建筑物的事故平面閘門擔(dān)負(fù)著緊急情況下動(dòng)水下閘、防止事故擴(kuò)大的重任，閘門動(dòng)水關(guān)閉的可靠性直接影響工程的泄水安全。在事故平面閘門的動(dòng)水關(guān)閉過程中，閘門水動(dòng)力荷載受閘門體型、作用水頭及流速、啟閉速度及通氣等諸多因素的影響而難以準(zhǔn)確把握，設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生偏差時(shí)容易導(dǎo)致閘門啟閉機(jī)容量不足或閘門不能正常關(guān)閉等問題。當(dāng)閘門體型設(shè)計(jì)不良時(shí)閘底產(chǎn)生水流分離導(dǎo)致的壓力波動(dòng)，可能會帶來閘門振動(dòng)的不利影響。隨著高水頭平面閘門日益增多，閘門的水動(dòng)力特性更加復(fù)雜，

2、其運(yùn)行可靠性問題更加突出。因此研究高水頭閘門復(fù)雜的水動(dòng)力特性，分析閘門體型及水力參數(shù)對閘門水動(dòng)力荷載的影響，是高水頭平面閘門工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用急需解決的問題。
　　 本文針對高水頭平面閘門動(dòng)水關(guān)閉的水動(dòng)力特性問題，首先結(jié)合典型事故平面閘門的模型試驗(yàn)分析了閘門動(dòng)水關(guān)閉水流及水動(dòng)力荷載的變化特征;在物理模型試驗(yàn)及原型觀測結(jié)果驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)深入的研究了閘門水頭、底緣體型及啟閉速度等參數(shù)和閘門水動(dòng)力荷載的影響關(guān)系，分析了高速

3、水流對閘門水動(dòng)力特性的影響和異形門槽的水力特性，提出了閘門體型和水力參數(shù)的設(shè)計(jì)建議。本文所取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果概括如下:
　　 (1)首次結(jié)合物理模型試驗(yàn)及原型觀測結(jié)果，研究了適合高水頭平面閘門動(dòng)水關(guān)閉水動(dòng)力荷載的數(shù)值模擬方法。數(shù)值模擬結(jié)果的精度能夠滿足工程設(shè)計(jì)的需要，為高水頭閘門動(dòng)水關(guān)閉的水動(dòng)力荷載的計(jì)算和研究提供了一個(gè)新途徑。
　　 (2)首次系統(tǒng)深入研究了平面事故閘門上游底緣傾角、厚度、運(yùn)行水頭及啟閉速度等參數(shù)對閘

4、門上托力的影響。揭示了運(yùn)行水頭對閘門上托力的影響規(guī)律，給出了閘門最小上托力系數(shù)隨上游底緣傾角線性增大的關(guān)系，提出了閘門底緣壓力隨底緣厚度減小而降低的影響關(guān)系，對閘門上游底緣傾角及厚度的取值給出了建議，為高水頭閘門的工程設(shè)計(jì)和相關(guān)閘門規(guī)范的修訂提供了參考依據(jù)。
　　 (3)首次系統(tǒng)研究了下游底緣傾角及上、下游水頭參數(shù)對閘門下吸力的影響。研究表明閘門底緣的下吸負(fù)壓隨著上游水頭的增加而增大，現(xiàn)行規(guī)范推薦的下吸力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值僅適用于低水頭