| 【中文题名】 | 弧形闸门流激振动研究 |
| 【英文题名】 | Study of Flow-induced Vibration of Radial Gate |
| 【学科专业】 | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2002-9-12 |
| 【中关键词】 | 弧形闸门,流激振动,脉动压力,ANSYS,边界元,附加质量 |
| 【英关键词】 | Radial gate,Flow-induced vibration,Fluctuating pressure,ANSYS,BEM,Attached mass,Dynamic characteristic,Dynamic reliability, |
| 【分类导航】 | 工业技术>水利工程>水利枢纽、水工建筑物>水闸>闸门>弧形闸门 |
| 【论文摘要】 |
弧形闸门被广泛地应用于水闸和大坝中，采用试验和数值模型结合的方法，有效的分析和评价表孔弧形闸门流激振动，具有重要的工程意义和学术价值。
本文阐明了研究弧形闸门局部开启时流激振动的理论，用水力模型试验测得了水流脉动压力的时空分布，用ANSYS软件和边界元程序建立了闸门的数值模型，以辽宁石佛寺弧形闸门为例，计算了弧形闸门的自振特性，以及闸门局部开启工作时的振动反应，并对闸门运行的安全可靠性进行了评价。
弧门流激振动是流固耦合振动，目前难以精确求解闸门和水体耦合振动的运动方程。为了获得方程的近似解，本文将作用在闸门上的水动力荷载分为两个部分，一是闸门无振动时的水流压力，用水力模型试验测定；二是由于闸门振动引起流场扰动的动水压力，通过运动方程中的附加质量阵，附加阻尼阵和附加刚度阵来等效。
在水力模型试验中，采用了自制的面压力量测装置，实现了点压力到面压力的转换。采用DJ800多功能监测系统对模型多个测点的脉动进行了同步测量，获得了各测点脉动压力的时域过程。并把脉动压力时程作为荷载作用在有限元模型上。
采用功能强大的ANSYS软件实现了闸门结构的有限元建模... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
7-11 |
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1．1 引言 |
7 |
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1．2 弧形闸门振动实例及研究现状 |
7-9 |
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1．3 石佛寺弧形闸门简介 |
9-10 |
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1．4 论文的主要工作 |
10-11 |
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第二章 弧门流激振动研究的理论基础 |
11-15 |
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2．1 引言 |
11 |
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2．2 描述弧门流激振动的方程 |
11-13 |
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2．3 水弹性试验的实际困难 |
13-15 |
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第三章 水动力荷载水力模型试验 |
15-21 |
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3．1 引言 |
15 |
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3．2 水力相似准则 |
15-16 |
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3．3 水动力荷载的时空分布 |
16 |
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3．4 模型弧形闸门上脉动压力的测定 |
16-21 |
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3．4．1 测定方法 |
16-18 |
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3．4．2 测定结果 |
18-21 |
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第四章 弧形闸门的数值模型 |
21-37 |
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4．1 引言 |
21 |
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4．2 弧形闸门的有限元模型 |
21-26 |
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4．2．1 各种单元类型的特点 |
22-25 |
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4．2．2 运动方程 |
25-26 |
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4．3 附加质量阵的简化求法 |
26-35 |
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4．3．1 基本思想 |
26-27 |
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4．3．2 边界元理论和程序实现 |
27-28 |
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4．3．3 闸门关闭状态振动产生的动水压力及附加质量 |
28-29 |
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4．3．4 闸门开启状态振动产生的动水压力及附加质量 |
29-35 |
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4．4 关于ANSYS使用的心得 |
35-37 |
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4．4．1 ANSYS使用的若干技巧 |
35-36 |
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4．4．2 ANSYS参数化设计语言（APDL） |
36-37 |
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第五章 闸门自振特性 |
37-45 |
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5．1 引言 |
37 |
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5．2 模态分析的基本方程 |
37 |
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5．3 弧形闸门模态分析结果 |
37-45 |
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5．3．1 自振频率 |
38-42 |
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5．3．2 自振振型 |
42-45 |
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第六章 石佛寺弧门振动时程分析 |
45-56 |
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6．1 引言 |
45 |
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6．2 计算结果分析和评价 |
45-53 |
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6．3 动力可靠度分析 |
53-56 |
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6．3．1 侧向位移谱参数 |
53-54 |
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6．3．2 闸门动力可靠度分析 |
54-56 |
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第七章 结束语 |
56-58 |
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参考文献 |
58-61 |
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致谢 |
61 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.115233 |
