平面直升闸门流激振动试验研究

• 作 者: 刘月楼
• 出 处: 昆明理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 平面闸门 流速场分布 脉动压力 振动特性

平面闸门是水利工程中应用最为普遍的闸门形式之一,是可以在动水或静水中启闭用于控制下泄流量的泄水结构和挡水结构,在水利工程中具有重要作用。平面闸门在复杂的水力条件下由于其自身的结构问题,在工程运用中存在许多安全稳定问题。在闸门开启时,闸门结构与水流直接接触,水流对闸门有表面力的作用,引发闸门的振动。由于闸门与水流之间的相互作用,闸门可能会发生较为激烈的振动,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,闸门会出现共振失稳现象,严重时会造成闸门振动破坏。因此,从流体结构互动理论出发,采用流固耦合同步测试方法,研究复杂流场的流动和非定常流场对结构的激振作用问题具有重要意义。本文通过试验方法对闸门流激振动进行研究分析,主要内容如下:(1)建立水力学模型系统,确定试验方案,检查调试脉动压力传感器系统、三轴加速度传感器系统以及粒子测速仪系统,明确试验工况和试验步骤,进行试验。(2)对闸后速度场借助全三维粒子测速仪PIV流场测试系统进行试验分析研究,从试验结果分析中可得到闸门板近壁区涡结构的演化过程和闸孔后闸门周围速度场涡量场的动态分布特性,为研究导致平面闸门振动原因提供水力学依据。(3)在模型水槽内开展试验,利用脉动压力传感器研究不同工况下闸门中断面下水槽底部测点和闸门侧断面下水槽底部测点分别在闸门有槽和无槽的条件下水流脉动压力特性。(4)在闸门中断面底部和测断面底部分别布置两只加速度传感器,通过改变闸门开度和过闸流量,采用加速度传感器测试闸门振动的加速度、速度和位移。通过振动测试分析系统,了解闸门在开启过程中不同运行工况下的振动特性。