平面钢闸门流激振动分析与整体性优化设计

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1、国内图书分类号：TV663+.1学校代码：11437国际图书分类号：626/627密级：公开工程硕士学位论文平面钢闸门流激振动分析与整体性优化设计Studyontheflow-inducedvibrationofpanelsteelgateanditsstructuraloptimization研究生：纪伟校内导师：任玉珊（教授）企业导师：李跃年（教授级高工）专业领域：水利工程研究方向：水工结构工程培养学院：水利与环境工程学院培养方式：全日制答辩日期：2015年12月25日原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕±学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研

2、究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本学位论文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均己在文中明确方式标明因本学位论文引起的法律结果完全由本人承担。了．作者签名：日期：从蜂—学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解长春工程学院硕：ｔ学位论文使用规定，同意长春工程学院保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的愛印件和电子。版，允许论文被查阅和借阅本人授权长春工程学院可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检素，也可采用影印、缩印或巧描等复制手段保存

3、和汇编学位论文。作者签名：於和日期：手＇／＞．非Ｉ校内导师：曰期：穿必也＿么玉Ｔ柿校外导师：期：苦子、长春工程学院工程硕士学位论文摘要水利工程中的平面钢闸门，是水工建筑物中重要的控泄和调节水位的结构。在闸门的实际运行中，其在动水中打开或关闭以及在局部开启的状态下，都会产生或大或小的振动。在一定的特殊条件下，当过闸水流的脉动主频与闸门的自振频率相近或者一致时，闸门就会产生更为强烈的振动，出现共振失稳的现象。闸门振动产生的影响，轻则引发其自身结构的疲劳损伤，重则导致水工建筑物其他部位产生裂纹或地基沉降。因此，开展闸门振动问题的研究，在闸门投入使用前

4、进行振动量的预测、给出不利于闸门运行的工作开度、提出预防闸门振动的措施等前期工作，对水工钢闸门设计和防止闸门产生较大振动具有重要的意义。本文主要以吉林省中部城市引松供水工程取水口平面工作闸门结构的流激振动问题为背景，对该工程中的闸门进行了物理模型试验和数值模拟计算。并依据计算结果对闸门结构进行优化设计。得出了适合于该工程的结构形式。具体的研究内容如下：（1）对闸门初步设计进行静动力校核，指出初步设计中存在的问题。针对出现的问题进行初步优化设计，为下阶段模型试验做准备。（2）制作水动力模型，用以测量闸门在不同开度下的时均压力值和脉动压力值。研究门体时均压力荷载随开度的

5、变化情况和不同开度下脉动压力的主频。为数值模拟计算提供相应的荷载时程曲线。（3）制作水弹性相似模型，用以测量闸门门体结构在不同开度下的振动加速度大小。（4）应用有限元软件，对闸门结构进行流激振动分析。通过与水弹性试验结果进行对比，证明有限元模型的正确。（5）对闸门进行整体性优化设计，提出两种优化设计方案。在保证结构安全、施工方便、经济合理的原则下，得出适合于该引水工程的闸门结构形式。关键词：平面闸门；模型试验；数值模拟；流激振动；优化设计I长春工程学院工程硕士学位论文AbstractThepanelsteelgateinthewaterconservancyproj

6、ectismainlyusedforcontrollingwaterandisoneofthemostimportanthydraulicstructures.Inactualoperation，thegatewillproducevibrationindifferentdegreesduetothewaterflowduringthepartialopeningorgateoperationindynamicwater.Insomespecialconditions,whenthefrequencyofthedynamicwateristhesameasthena

7、turalfrequencyofthegate,thegatewillgenerateastrongervibration,theresonancephenomenon.Thevibrationofthegatewillnotonlycausestructuralfatiguedamage,butalsocanresultinhydraulicstructurecracksorfoundationsettlement.Therefore,itisofgreatsignificationforthedesignofpanelsteelgatetotheresear