升卧式卧倒闸门的自振特性.pdf

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1、第35卷笫2朗人民黄河Vo1．35．No．22013年2月YELLOWRIVERFeb．，2013【水利水电工程】升卧式卧倒闸门的自振特性鲍秋慧，胡兆荣，孙蓬勃(1河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098；2．浙江省水文局，浙江杭州310009；3．河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北石家庄050000)摘要：基于水力学模型验证的有限元数学模型，分析了闸门和水体之间的流固耦合作用，流固耦合对闸门自振频率的影响较为显著。闸门全开时，随着相对水深的增加，闸门的自振频率逐渐减小，基频下降的幅度随相对水深的增加而越来越小；闸门

2、直立全关挡水时，基频下降的幅度随相对水深的增加而越来越大。关键词：卧倒闸门；振动；自振频率；流固耦合中图分类号：TV663文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2013．02．042VibrationCharacteristicsofUnderwaterHorizontalGateBAOQui—hui，HUZhao．rong，SUNPeng—bo(1．CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering，HohaiUniversity，Naajin

3、g210098；2．HydrologiealBureauofZhejiangProvince，Hangzhou310009，China；3．FheSecondDesignandResearchInstituteofWaterConservancyandHydropowerofHebeiProvince，Shijiazhuang050000，China)Abstract：BasedontheFiniteElementModelandtestingbythehydraulicmodel，theanalysisfocusedonth

4、eeffectofthefluid—structureinteractionhelweentilegateandwater．Theresultsshowthatthefluidstructureinteractionhassignificantimpactonthenatural~equeneyofthehydraulicgateWhenthegateisfullyopened，withincreasingoftherelativedepth，thenatural~equencywillreducegraduallyandth

5、edecreaseamplitudeotfundamental~equencygetssmaller，Inopposite，itgetsbiggerwhilethegateisuprightfullyclosed．Keywords：underwaterhorizontalgate；vibration；selvesvibrationfrequency；fluid—structureinteraction随荷科学技术的发展，水下卧倒闸门作为一种新型的闸门僻到r越米越广泛的应用。它不仅可以作为城市河流景观的1计算方法一部分，且使河流

6、的水体掺混大量的空气，有效增加下游水1．1基本方程体的溶氧量，改善水质。影响闸门振动的因素很多，主要有边闸门在水中振动时，相邻流场的流体惯性力、阻尼力、弹性条什、过闸水流条件及闸门自身结构等。国外关于闸门振动力施加在闸门结构上，使振动系统的质量、阻尼、刚度发生变的流幽椭合研究始于20世纪30年代，Blevin(美国)按流体和化，从而导致闸门结构振动特性发生变化，因此闸门的振动属1：程结构的性质，把流体诱发振动分稳定流和非稳定流两类；于水弹性耦合振动范畴。Naudascher(德国)按诱发振动的激励机理，将水流诱发振动问在研究水

7、工结构的自振特性时，一般不考虑阻尼力的影题分为外部诱发激励、不稳定诱发激励、运动诱发激励及共振响，令外力项为零，因此无阻尼的自由振动方程为流体振f诱发激励；Wevaer(加拿大)按振动的特征将流体诱发M+KY=0(1)振动分为水流引起的强迫振动、自控振动和自激振动三类。他式(1)的解为们分别从小同角度阐述了水工闸门与水流流固耦合作用时的Y=Xsin(tot)(2)振动，从理论的深度和广度来说，Naudascher的理论更全面。其中我国学者对闸门振动流固耦合问题也进行了较多研究。X=[X(1)X(2)⋯(n)]随着数值模拟方法的

8、发展，基于有限元软件，可以较好地模拟将式(2)代入式(1)得复杂边界条件和几何结构的流固耦合问题。(一∞)X=0(3)笔者基于有限元分析方法，针对某水闸的大跨度通航孔(净收稿日期：2012一l1-23宽为60m)升卧式卧倒闸门，分别对该闸门在不同开度以及无水基金项目：江苏省自