發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 06:05

  本文關(guān)鍵詞：平面鋼閘門流激振動(dòng)分析與整體性優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水利工程中的平面鋼閘門,是水工建筑物中重要的控泄和調(diào)節(jié)水位的結(jié)構(gòu)。在閘門的實(shí)際運(yùn)行中,其在動(dòng)水中打開(kāi)或關(guān)閉以及在局部開(kāi)啟的狀態(tài)下,都會(huì)產(chǎn)生或大或小的振動(dòng)。在一定的特殊條件下,當(dāng)過(guò)閘水流的脈動(dòng)主頻與閘門的自振頻率相近或者一致時(shí),閘門就會(huì)產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的振動(dòng),出現(xiàn)共振失穩(wěn)的現(xiàn)象。閘門振動(dòng)產(chǎn)生的影響,輕則引發(fā)其自身結(jié)構(gòu)的疲勞損傷,重則導(dǎo)致水工建筑物其他部位產(chǎn)生裂紋或地基沉降。因此,開(kāi)展閘門振動(dòng)問(wèn)題的研究,在閘門投入使用前進(jìn)行振動(dòng)量的預(yù)測(cè)、給出不利于閘門運(yùn)行的工作開(kāi)度、提出預(yù)防閘門振動(dòng)的措施等前期工作,對(duì)水工鋼閘門設(shè)計(jì)和防止閘門產(chǎn)生較大振動(dòng)具有重要的意義。本文主要以吉林省中部城市引松供水工程取水口平面工作閘門結(jié)構(gòu)的流激振動(dòng)問(wèn)題為背景,對(duì)該工程中的閘門進(jìn)行了物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算。并依據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)閘門結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。得出了適合于該工程的結(jié)構(gòu)形式。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)閘門初步設(shè)計(jì)進(jìn)行靜動(dòng)力校核,指出初步設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行初步優(yōu)化設(shè)計(jì),為下階段模型試驗(yàn)做準(zhǔn)備。(2)制作水動(dòng)力模型,用以測(cè)量閘門在不同開(kāi)度下的時(shí)均壓力值和脈動(dòng)壓力值。研究門體時(shí)均壓力荷載隨開(kāi)度的變化情況和不同開(kāi)度下脈動(dòng)壓力的主頻。為數(shù)值模擬計(jì)算提供相應(yīng)的荷載時(shí)程曲線。(3)制作水彈性相似模型,用以測(cè)量閘門門體結(jié)構(gòu)在不同開(kāi)度下的振動(dòng)加速度大小。(4)應(yīng)用有限元軟件,對(duì)閘門結(jié)構(gòu)進(jìn)行流激振動(dòng)分析。通過(guò)與水彈性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明有限元模型的正確。(5)對(duì)閘門進(jìn)行整體性優(yōu)化設(shè)計(jì),提出兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在保證結(jié)構(gòu)安全、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的原則下,得出適合于該引水工程的閘門結(jié)構(gòu)形式。
【關(guān)鍵詞】：平面閘門 模型試驗(yàn) 數(shù)值模擬 流激振動(dòng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV663
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 工程背景和問(wèn)題來(lái)源8
• 1.2 研究目的和意義8-9
• 1.3 閘門振動(dòng)問(wèn)題研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3.1 數(shù)值模擬計(jì)算法9-10
• 1.3.2 物理模型試驗(yàn)法10-11
• 1.3.3 物模和數(shù)模相結(jié)合法11-12
• 1.4 本文所做工作12-13
• 第2章 引松供水工程平面工作閘門靜動(dòng)力復(fù)核13-21
• 2.1 工程概況及有限元模型13-15
• 2.1.1 工程概況13
• 2.1.2 平面鋼閘門有限元模型13-14
• 2.1.3 相關(guān)參數(shù)及約束條件14-15
• 2.2 有限元計(jì)算15-18
• 2.2.1 靜力分析計(jì)算15-17
• 2.2.2 平面鋼閘門動(dòng)力特性分析17-18
• 2.3 平面鋼閘門的初步優(yōu)化設(shè)計(jì)18-20
• 2.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則18
• 2.3.2 優(yōu)化后閘門的數(shù)值模型18-19
• 2.3.3 優(yōu)化后閘門模型的數(shù)值模擬結(jié)果分析19-20
• 2.4 小結(jié)20-21
• 第3章 平面鋼閘門流激振動(dòng)試驗(yàn)研究21-37
• 3.1 水彈性模擬原理21-23
• 3.1.1 水動(dòng)力系統(tǒng)的相似理論21-22
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力相似理論22-23
• 3.2 平面工作閘門水動(dòng)力荷載的試驗(yàn)研究23-33
• 3.2.1 閘門門體不同開(kāi)度下的時(shí)均壓力值24-27
• 3.2.2 閘門門體不同開(kāi)度下的脈動(dòng)壓力值27-33
• 3.3 平面工作閘門流激振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)33-36
• 3.3.1 水彈性模型的設(shè)計(jì)和制作33-34
• 3.3.2 平面鋼閘門流激振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量?jī)?nèi)容34-35
• 3.3.3 閘門振動(dòng)加速度特征35-36
• 3.4 小結(jié)36-37
• 第4章 平面鋼閘門流激振動(dòng)數(shù)值模擬計(jì)算37-53
• 4.1 基本原理37-40
• 4.1.1 閘門流激振動(dòng)的控制方程37-39
• 4.1.2 附加質(zhì)量矩陣的計(jì)算方法39-40
• 4.2 基于有限元思想的平面鋼閘門流激振動(dòng)分析40-50
• 4.2.1 平面鋼閘門流激振動(dòng)分析的有限元數(shù)值模型40-41
• 4.2.2 邊界條件及相關(guān)參數(shù)41
• 4.2.3 計(jì)算工況41-50
• 4.3 數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果與水彈性模型試驗(yàn)的相互驗(yàn)證50-52
• 4.4 小結(jié)52-53
• 第5章 平面鋼閘門整體性優(yōu)化設(shè)計(jì)53-62
• 5.1 閘門初步優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在的基本問(wèn)題53
• 5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本的基本方案53-57
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的53-54
• 5.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本方案54-57
• 5.3 優(yōu)化后模型的靜動(dòng)力校核57-59
• 5.3.1 優(yōu)化后方案一的靜動(dòng)力校核57-58
• 5.3.2 方案二靜動(dòng)力分析58-59
• 5.4 方案對(duì)比分析59-61
• 5.4.1 閘門結(jié)構(gòu)及材料使用量對(duì)比59
• 5.4.2 靜力計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析59-60
• 5.4.3 自振特性計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析60-61
• 5.4.4 振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果對(duì)比分析61
• 5.5 小結(jié)61-62
• 第6章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果67-68
• 在學(xué)期間參加專業(yè)實(shí)踐及工程項(xiàng)目研究工作68-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：375237