水工閘門啟閉過程中的動(dòng)水垂直力的數(shù)值模擬研究.pdf

1、動(dòng)水垂直力(門頂水壓力、上托力、下吸力)是影響閘門啟閉力的重要因素。目前主要由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或模型試驗(yàn)確定，但經(jīng)驗(yàn)公式中的一些參數(shù)難以準(zhǔn)確確定，模型試驗(yàn)也存在著獲得信息不全面、比尺效應(yīng)、干擾流場、耗時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)。本文采用GMO剛體移動(dòng)法、重整化群(Renormalization Group，RNG)κ-ε方程紊流模型和VOF自由水面處理技術(shù)三者相結(jié)合的方法，對平面閘門啟閉過程中的動(dòng)水垂直力和弧形閘門的動(dòng)水垂直力力矩進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，分別

2、研究了閘門在啟閉過程中不同底緣傾角和不同啟閉速率對動(dòng)水垂直力以及動(dòng)水垂直力力矩的影響，并分析了動(dòng)水垂直力及力矩在閘門啟閉過程中的變化曲線，研究成果對閘門的設(shè)計(jì)及確定啟閉機(jī)的容量具有一定的參考價(jià)值。并結(jié)合積石峽水電站泄洪洞閘門的物理模型試驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證本文所提出的數(shù)值模擬方法，計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，表明了該數(shù)值模擬方法是可靠的，具有較高的精度，利用該數(shù)值模擬方法得到如下結(jié)果：
　　 (1)分析了平面閘門在啟閉過程中不同底緣

3、傾角及不同啟閉速度對動(dòng)水垂直力的影響，計(jì)算結(jié)果表明，增大閘門底緣后傾角能減小閘門的啟門力；減小閘門底緣前傾角能降低閘門的閉門力；增大閘門的開啟速度能減下閘門的下吸力進(jìn)而減小閘門的啟門力；減小閘門的關(guān)閉速度能減小閘門的上托力進(jìn)而減小閘門的閉門力。
　　 (2)對弧形閘門在啟閉過程中的動(dòng)水垂直力力矩進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得出了動(dòng)水垂直力矩隨閘門開度的變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明，正弧形閘門底緣傾角越小，產(chǎn)生的下吸力峰值也就越小，有利于降低閘