我國北方一些季節(jié)性河流年際變化大,常有年份無洪水出現(xiàn)。在此河流上安裝帶有啟閉設備的閘門則存在設備利用率低的問題,所以依靠水的作用力來實現(xiàn)閘門的自動開啟和關閉的水力自動閘門便應運而生。軌道式水力自動閘門是在普通水力自動翻板閘門的基礎上,進行創(chuàng)新和改進所形成的一種新型水力自動閘門,相比普通的水力自動閘門,此新型水力自動閘門結構更加簡單,運行安全可靠,也不會產生淤積泥沙的問題。但是由于此新型水力自動閘門尚處于初級研發(fā)階段,所以本文對軌道式水力自動閘門進行初步研究,通過模型試驗的方法對閘門的水流特性進行分析,包括水流流態(tài)、水深、下游流速場和渠道底板時均壓強,并通過分析各變量之間的關系來探討閘門的泄流能力,然后對表征閘門泄流能力的流量系數(shù)進行擬合,得到流量系數(shù)的影響因素和經驗計算公式。最后利用數(shù)值模擬的方法對閘門的水流特性進行數(shù)值計算,并與模型試驗所測得的結果進行對比分析,主要研究成果如下:（1）通過閘門的模型試驗發(fā)現(xiàn)過閘水流狀態(tài)比較好,閘前水面平靜,閘后水流平穩(wěn)推進;流速隨著渠道向下游的延伸而沿程逐漸減小,各斷面分布規(guī)律不一;時均壓強在渠道底板上的分布規(guī)律較為復雜,總體有沿程增大的趨勢。（2）... 

【文章來源】：山東農業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

—止水片；2—主軌道；3—次軌道；4—螺釘；5—固定支座；6—連桿；7—閘門主體；8—渠道底板（c）三維視

山東農業(yè)大學碩士學位論文7動能保持平衡，這要求作用在閘門上的荷載在X方向和Y方向合力都為0。閘門保持不動，上下游水位保持不變，開度維持穩(wěn)定，閘門靜態(tài)工作時的受力情況如圖2所示。圖2閘門靜態(tài)時受力圖Fig.2Forcediagramwhenthegateisstatic1.3.2.2閘門的動態(tài)工作原理軌道式水力自動閘門是依靠門前來水量的變化引起閘前水位的變化，改變后的水位與之前靜態(tài)工作時的水位有一定的偏差，正是這一偏差所產生的力使原本平衡的力系不再平衡，使得閘門運動。在運動過程中閘下過水的流量的變化使得閘前水位發(fā)生變化，當閘前蓄積的水量所產生的作用力使得閘門受力再次平衡，來水和泄水達到平衡時，閘門在新的平衡位置上保持某一開度，閘前水位也達到該平衡位置的預定水位值。這就是軌道式水力自動閘門的過渡過程。為了解釋閘門的運行過程，近似的將閘門看成一種自動裝置，其根據(jù)上游來水量自動調整閘門的開度，我們使用如圖4所示的流程圖來說明。假設閘門的初始狀態(tài)是靜態(tài)的，閘門開度用e表示，此時上游來水量等于下游泄水量，即Q來=Q泄，上下游水位分別用H上和H下表示。當上游有一來水增量ΔQ來時，因為閘門的開度不能迅速調整到某一開度來適應ΔQ來的變化，所以使得上游來水量會大于下游泄水量，即Q來+ΔQ來>Q泄，這樣就會在閘門前形成ΔH的水面壅高，從而上游的水流作用在閘門上的力會增大，相應的閘門會受到一上游水壓力的增量ΔFp，倘若ΔFp在X方向上的分量大于軌道的最大靜摩擦力，閘門的開度就會有一增量Δe，閘門進入全新的狀態(tài)。此時閘門的開度為e+Δe，相應有一泄量的增量ΔQ泄，當上游來水量不變時，閘門能否保持這個狀態(tài)達到平衡并維持新的開度和新的上游水位，取決于兩個條件：

軌道式水力自動閘門水流特性及泄流能力研究8圖4閘門動態(tài)工作原理圖Fig.4Gatedynamicworkingprinciplediagram（1）來水量和泄水量是否相適應。如果來水量和泄水量相匹配，即Q來+ΔQ來=Q泄+ΔQ泄，也就是ΔQ來=ΔQ泄，此時閘前的壅高ΔH因為開度的變化會產生變化，成為ΔH上，上游水位為H上+ΔH上，這時閘門處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。如果ΔQ來≠ΔQ泄，閘門的開度不能使得來水量和泄水量相適應，此時閘門還會自動調整開度，閘前的壅高水位ΔH還會繼續(xù)影響著閘門并重復前面的過程。（2）下游水面的銜接是否合理。當開度增大泄水量增加時，對于泄水量的不同增量，下游就會有相應的不同的水位，就可能會出現(xiàn)不同的水面型式。一般來說，如果閘孔出流為自由出流，閘后的下游水流不會反饋給閘門，不會影響閘門的穩(wěn)定運行；但如果過流狀態(tài)是淹沒出流或者閘后出現(xiàn)波狀水躍，或者孔口出流和淹沒出流同時存在，在門頂水舌與孔口出流水面間形成負壓區(qū)，這都有可能使得紊亂的水流反饋給閘門，影響閘門的泄流，從而影響閘前的水位，進而影響閘門的整個動態(tài)工作過程。1.3.3閘門的受力情況1.3.3.1基本平衡方程

【參考文獻】：
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本文編號：2987560