水工閘門啟閉過程中的動水垂直力的數(shù)值模擬研究.pdf

1、動水垂直力(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)驗公式計算或模型試驗確定，但經(jīng)驗公式中的一些參數(shù)難以準(zhǔn)確確定，模型試驗也存在著獲得信息不全面、比尺效應(yīng)、干擾流場、耗時費力等缺點。本文采用GMO剛體移動法、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水垂直力和弧形閘門的動水垂直力力矩進行了數(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水垂直力以及動水垂直力力矩的影響，并分析了動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)計及確定啟閉機的容量具有一定的參考價值。并結(jié)合積石峽水電站泄洪洞閘門的物理模型試驗結(jié)果來驗證本文所提出的數(shù)值模擬方法，計算結(jié)果與模型試驗結(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水垂直力的影響，計算結(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而減小閘門的閉門力。
　　 (2)對弧形閘門在啟閉過程中的動水垂直力力矩進行了數(shù)值模擬分析，得出了動水垂直力矩隨閘門開度的變化規(guī)律。計算結(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