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平面闸门动水闭门的数值模拟研究
1
作者 赵伟 蔡伟 易伟 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第2期125-133,共9页
为了深入研究潜孔式平面闸门在流固耦合作用下的动水闭门过程,选取了某水电站进水口平面闸门作为研究对象,建立了详细的流体区域和闸门模型。通过使用ANSYS Fluent中的RNG k-ε湍流模型、VOF(流体体积)模型及动网格技术,进行了数值模拟... 为了深入研究潜孔式平面闸门在流固耦合作用下的动水闭门过程,选取了某水电站进水口平面闸门作为研究对象,建立了详细的流体区域和闸门模型。通过使用ANSYS Fluent中的RNG k-ε湍流模型、VOF(流体体积)模型及动网格技术,进行了数值模拟分析,并将模拟结果与物理试验数据进行了对比,以分析平面闸门的受力及变形情况。结果表明:通过与物理模型试验中的测点压强和流场分布对比,验证了数值模拟技术的准确性和可靠性;在闸门关闭过程中,面板上的最大等效应力逐渐增大,尤其是在主横梁上翼缘靠近闸门中部的位置应力集中显著,而下翼缘由于几乎不受水压力影响,应力相对较小;平面闸门的整体最大位移集中在底缘处,并随着闸门关闭过程逐渐增大。 展开更多
关键词 平面闸门 面板测点压力 梁格应力 动水压力 动网格技术 物理试验 数值模拟
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某灌区渠首枢纽工程典型设计探析
2
作者 刘磊 《黑龙江水利科技》 2025年第5期71-72,83,共3页
渠首枢纽工程建设是充分发挥水库灌溉效益的需要,是发展水田以及改善旱田、促进粮食安全战略实施的需要,也是加快社会主义新农村建设的需要。项目建成后可使跃进水库水面、水库引渠、灌区的温度条件和空气湿度得到有效调节,还为优良小... 渠首枢纽工程建设是充分发挥水库灌溉效益的需要,是发展水田以及改善旱田、促进粮食安全战略实施的需要,也是加快社会主义新农村建设的需要。项目建成后可使跃进水库水面、水库引渠、灌区的温度条件和空气湿度得到有效调节,还为优良小气候的形成创造了有利条件。项目建设具有显著的经济效益、社会效益和生态效益,作为依安县跃进灌区的一项重要基础设施建设项目,为当地社会经济的可持续健康发展,提高当地人民生活水平做出了巨大贡献。 展开更多
关键词 跃进灌区 渠首枢纽 典型设计 技术特色 效益 依安县
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顶升式钢闸门在鹤洞排涝闸工程中的应用
3
作者 蔡积翔 《水利科学与寒区工程》 2025年第10期120-123,共4页
本文以鹤洞涌水闸建设为研究背景。针对鹤洞涌属于感潮河道,需要满足双向挡水及排涝的要求,设单孔防洪排涝闸,孔口净宽8 m,设1扇平板顶升式钢闸门,由液压启闭机操作,采用开散式结构型式。闸门采用2×200 kN液压启闭机操作。针对传... 本文以鹤洞涌水闸建设为研究背景。针对鹤洞涌属于感潮河道,需要满足双向挡水及排涝的要求,设单孔防洪排涝闸,孔口净宽8 m,设1扇平板顶升式钢闸门,由液压启闭机操作,采用开散式结构型式。闸门采用2×200 kN液压启闭机操作。针对传统闸门在长期服役中密封材料老化与腐蚀的监测手段不足的问题,制定了合理的运维措施。在此基础上,对水闸的规划选址和水工建筑结构进行了布设,水闸、泵站平面一字并排布置。中墩设分缝,水闸采用单孔,泵站采用三台机组,满足了现状流量的排涝要求。 展开更多
关键词 顶升式水闸 钢闸门 排涝闸 单孔闸
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平板钢闸门不同开启高度下启门力研究
4
作者 花晨 《黑龙江水利科技》 2025年第12期27-30,共4页
平板钢闸门反向挡水过程中受力复杂,启门力的确定面临一定难度。依托具体的水闸工程,提出应用CFD技术并通过均相流模型进行启门过程中水流对门体作用力的模拟和预测的思路,进行了不同开启高度下平板钢闸门启门力预测计算及模型验证,并... 平板钢闸门反向挡水过程中受力复杂,启门力的确定面临一定难度。依托具体的水闸工程,提出应用CFD技术并通过均相流模型进行启门过程中水流对门体作用力的模拟和预测的思路,进行了不同开启高度下平板钢闸门启门力预测计算及模型验证,并对造成启门力增大的原因进行探究。结果表明,水流对闸门的垂直向作用力在平板钢闸门启门力中占比较大,是影响结构受力的主要方面;因受到水流作用,闸门底部主梁上下表面压力差增大,造成启门力增加。通过增大排水孔面积,既能明显降低平板钢闸门启门力,又能优化闸门结构受力。分析结论可作为水闸工程平板钢闸门优化设计及启门力控制的借鉴参考。 展开更多
关键词 平板钢闸门 开启高度 启门力 预测
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梯形闸门出流流动特性研究
5
作者 孟万尚 李琳 赵帅杰 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
为了解梯形闸门这种新型平板闸门的出流流动特性,采用模型试验和量纲分析的方法,对梯形闸门淹没出流时的流动特性进行了试验研究和理论分析。试验结果表明:梯形闸门下游发生淹没出流时,淹没程度越大,收缩断面距离闸门越近,收缩断面横向... 为了解梯形闸门这种新型平板闸门的出流流动特性,采用模型试验和量纲分析的方法,对梯形闸门淹没出流时的流动特性进行了试验研究和理论分析。试验结果表明:梯形闸门下游发生淹没出流时,淹没程度越大,收缩断面距离闸门越近,收缩断面横向水面差越小,闸后急变流过渡至渐变流所需要的距离越短。基于流态分析,结合量纲分析和数值拟合得到了梯形闸门流态判别条件,并推导了淹没出流流量计算公式,对该公式的评价和检验结果表明,平均相对误差在5%以内,计算精度较高。 展开更多
关键词 梯形闸门 梯形渠道 淹没出流 流态判别 流量
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深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后底板脉动压力数值模拟研究
6
作者 龚磊 龙志 +2 位作者 阴彬 苟超 杨红宣 《水力发电》 2025年第2期70-74,共5页
深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后流态紊乱,水流紊动剧烈,容易引起底板失稳。基于FLOW-3D软件,采用RNG k-ε湍流模型、tru-VOF法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后底板脉动压力进行数值模拟,并用... 深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后流态紊乱,水流紊动剧烈,容易引起底板失稳。基于FLOW-3D软件,采用RNG k-ε湍流模型、tru-VOF法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后底板脉动压力进行数值模拟,并用物理模型试验结果对数值模拟结果所得到的闸后底板动水压力时均值、脉动压强概率密度和功率谱密度进行验证。结果表明:数值模拟结果与模型试验结果吻合较好,用数值模型模拟小开度平板闸门出流的水力特性是可行的和合理的。 展开更多
关键词 平板闸门 小开度 脉动压力 数值模拟 FLOW-3D
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基于基因表达式编程算法的数据驱动型平板闸门流量计算方法 被引量:1
7
作者 冯敏 章少辉 +1 位作者 白美健 张宝忠 《节水灌溉》 北大核心 2024年第7期88-94,共7页
灌区是国家水网建设的重要内容,精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量,以物理试验为基础,首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系,其次,以仿真模型... 灌区是国家水网建设的重要内容,精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量,以物理试验为基础,首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系,其次,以仿真模型的模拟结果作为训练集,采用基因表达式编程算法(Gene Expression Programming,GEP)构建了融合闸前/后水深与开度的闸门过流量算法,并以更多的仿真模型模拟结果作为测试集,对比分析了该算法的性能。结果表明:①fluent数值模拟能在不同闸门开度和流量组合下重现复杂流线和流速分布过程,且模拟的流量过程与实测结果拟合良好,但效率低下,无法满足实际闸控的实时性需求;②GEP算法能够保持仿真模型的精度,且能达到实时计算;③与存在多个率定参数的经典闸孔出流分段公式相比,无任何率定参数的GEP算法的精度更高;④以仿真模型的模拟结果为基准,GEP算法比BP神经网络的精度更高、泛化性更好。因此,GEP算法更适宜平板闸门过流量的计算,可为灌区用水管理提供技术支撑。 展开更多
关键词 数值模拟 平板闸门 流量 基因表达式编程
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滑坡涌浪作用下某电站事故闸门动力响应分析 被引量:2
8
作者 李列青 吴德新 +3 位作者 易魁 廖照邦 余俊阳 赵兰浩 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期101-108,116,共9页
滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限... 滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明:闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。 展开更多
关键词 平板钢闸门 滑坡涌浪 动水压力 动力时程 动力响应 水电站
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倾斜门槽平面事故闸门持住力影响因素研究
9
作者 苗洲 张伟 补舒棋 《陕西水利》 2024年第7期23-27,共5页
闸门是水利工程主要设备,其安全性对水利工程至关重要。平面事故闸门运行工况受力分析计算已比较成熟,但事故闸门的实际工作情况较为复杂,采用有限元手段对闸门的受力情况进行分析。通过对4种不同的门槽倾角后水封平面事故闸门动水闭门... 闸门是水利工程主要设备,其安全性对水利工程至关重要。平面事故闸门运行工况受力分析计算已比较成熟,但事故闸门的实际工作情况较为复杂,采用有限元手段对闸门的受力情况进行分析。通过对4种不同的门槽倾角后水封平面事故闸门动水闭门工况闸门受力研究分析,结合规范计算其持住力大小,分析研究倾斜门槽倾角、水头对平面事故闸门持住力的影响因素,为持住力分析计算提供工程应用参考。 展开更多
关键词 平面闸门 持住力 数值模拟
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天桥水电站泄洪洞工作闸门启闭力原型观测成果分析 被引量:9
10
作者 李国庆 杨纪伟 +1 位作者 杨波 李冰 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2005年第10期1-4,共4页
通过对天桥水电站泄洪洞工作闸门启闭力和门后压力随闸门启闭过程变化的原型观测[1],分析了该闸门曾多次出现的启门力严重超载、拉杆和钢丝绳断裂、闸门落不到位等问题,发现影响闸门启闭的主要原因为:泥沙淤积、闸门定轮摩擦阻力增大,... 通过对天桥水电站泄洪洞工作闸门启闭力和门后压力随闸门启闭过程变化的原型观测[1],分析了该闸门曾多次出现的启门力严重超载、拉杆和钢丝绳断裂、闸门落不到位等问题,发现影响闸门启闭的主要原因为:泥沙淤积、闸门定轮摩擦阻力增大,以及闸门上止水与门楣结构不合理导致通气量不足等,为改善多沙河流上泄洪建筑物工作闸门的启闭提供了理论依据。而后,提出了可以作为天桥水电站和相关工程设计改造参考的工作闸门启闭设计和运行管理的改进措施和建议。 展开更多
关键词 水工闸门 启闭力 原型观测 通气量 天桥水电站
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平面闸门流固耦合自振特性研究 被引量:28
11
作者 徐振东 杜丽惠 才君眉 《水力发电》 北大核心 2001年第4期39-43,共5页
为了使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动主频率段 ,以保证闸门的安全 ,在重点考虑流固耦合引起的“附加质量”对闸门自振特性的影响的基础上 ,采用三维边界元的数值分析方法 ,获取闸门的自振频率和振型模态特性。对德清大闸定轮平... 为了使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动主频率段 ,以保证闸门的安全 ,在重点考虑流固耦合引起的“附加质量”对闸门自振特性的影响的基础上 ,采用三维边界元的数值分析方法 ,获取闸门的自振频率和振型模态特性。对德清大闸定轮平面闸门的数值计算结果表明 :水头对闸门的影响总趋势是使其自振频率降低、振动模态发生变化 ;闸门局部开启工况第 1阶频率较低 ,振型主要是门叶沿竖直方向的整体振动 ;低阶振动模态中除门叶竖直方向的整体振动模态外 ,其余各阶均显示为门叶的弹性变形振动。为提高闸门自振频率 。 展开更多
关键词 平面闸门 流固耦合 自振特性
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宽顶堰平板门闸孔出流流量系数的研究与应用 被引量:14
12
作者 邱静 黄本胜 赖冠文 《中国农村水利水电》 北大核心 2002年第9期41-42,共2页
准确计算堰闸出流的过流量 ,必须确定其综合流量系数 ,但由于其流量系数和淹没系数涉及的因素较多 ,计算较复杂 ,难以满足一些工程的具体需要。为此 ,结合东深供水原水生物处理工程生物池出水闸过流量物理模型 ,研究宽顶堰平板闸门闸孔... 准确计算堰闸出流的过流量 ,必须确定其综合流量系数 ,但由于其流量系数和淹没系数涉及的因素较多 ,计算较复杂 ,难以满足一些工程的具体需要。为此 ,结合东深供水原水生物处理工程生物池出水闸过流量物理模型 ,研究宽顶堰平板闸门闸孔出流的各种不同流态 ,通过数学回归分析得到不同流态的流量计算公式 。 展开更多
关键词 宽顶堰 平板门 闸孔出流 流量系数 自由出流
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大跨度平面闸门的自振特性研究 被引量:8
13
作者 谢智雄 贺高年 +1 位作者 黄峻 周建方 《中国农村水利水电》 北大核心 2006年第6期69-72,共4页
以西南水闸的动力学问题为背景,考虑水体对闸门自振特性的影响,应用ANSYS软件对大跨度平面闸门的自振特性进行了详细的分析研究。结果表明:按平面简支梁与按空间结构计算的结果存在一定差异,流固耦合效应对闸门结构自振特性的影响不容忽... 以西南水闸的动力学问题为背景,考虑水体对闸门自振特性的影响,应用ANSYS软件对大跨度平面闸门的自振特性进行了详细的分析研究。结果表明:按平面简支梁与按空间结构计算的结果存在一定差异,流固耦合效应对闸门结构自振特性的影响不容忽视,闸门边界约束情况对其自振特性有一定影响,改善闸门结构设计方案能提高闸门的抗振性能,该结果对同类闸门结构的设计计算有参考意义。 展开更多
关键词 平面闸门 自振特性 流固耦合 有限元 ANSYS
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水工平面闸门流激振动的激励机理 被引量:9
14
作者 刘海浪 陈乐 蒋建国 《中国计量学院学报》 2005年第2期122-126,共5页
 总结分析了目前国内外对水工平面闸门振动激励机理的研究成果,并探讨了水工平面闸门振动过程中的流固耦合问题,提出了闸门振动激励机理的研究方向.
关键词 水工平面闸门 闸门振动 流固耦合 激励机理
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巴塘水电站导流洞平面闸门流激振动试验研究 被引量:13
15
作者 刘昉 李文胜 +3 位作者 王延召 吴敏睿 盛传明 徐国宾 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期136-142,共7页
针对巴塘水电站导流洞动水闭门过程中门体出现振动的问题,根据水弹性和重力相似准则建立比尺为1∶25的物理模型。通过模型试验,对平面闸门在闭门阶段的振动加速度、持住力以及门体应变等参量进行试验测定。试验结果表明:闸门在局开挡水... 针对巴塘水电站导流洞动水闭门过程中门体出现振动的问题,根据水弹性和重力相似准则建立比尺为1∶25的物理模型。通过模型试验,对平面闸门在闭门阶段的振动加速度、持住力以及门体应变等参量进行试验测定。试验结果表明:闸门在局开挡水时,水平向最大单倍位移幅值为91.974μm,振动危害较小;结构最大Mises应力值为11.32 MPa,闸门整体应力满足强度要求,平面闸门安全可靠。通过ANSYS Workbench平台对闸门进行模态分析。结果表明:干模态基频为40.05 Hz,湿模态基频为35.40 Hz,闸门挡水时脉动主频在10 Hz以内,与湿模态第1阶频率相差较大,闸门产生共振的可能性较低。本文采取的水弹性模型试验技术能够较好地反映平面闸门的动力特性,能够较为准确地预测和分析闸门的流激振动响应特性,可为类似工程的结构优化设计及运行安全监测提供参考。 展开更多
关键词 平面闸门 水弹性模型试验 流激振动 模态分析
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聚氨酯橡胶弹簧在平面闸门导向装置中的应用
16
作者 叶曦 《广东水利水电》 2024年第12期99-102,114,共5页
针对传统平面闸门反向导向装置易造成止水贴合不严、无法计算变形反力等缺点,文章介绍了一种采用聚氨酯橡胶弹簧的弹性导向轮,用作平面闸门的反向、侧向导向装置,在实际工程运用中取得良好效果,可供类似工程参考。
关键词 平面闸门 导向装置 弹性导向轮 聚氨酯橡胶弹簧
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积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形研究 被引量:2
17
作者 徐国宾 周通 +1 位作者 杨敏 刘明军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2006年第6期1-5,共5页
对于闸后为无压明流的平板工作闸门门槽,其水力特性与处在压力段内的事故闸门门槽相差较大。借助于数值计算的帮助,通过对积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形试验研究,包括对原设计方案在内的6个方案的水力特性的比较,最后确定第... 对于闸后为无压明流的平板工作闸门门槽,其水力特性与处在压力段内的事故闸门门槽相差较大。借助于数值计算的帮助,通过对积石峡水电站中孔泄洪洞工作闸门门槽体形试验研究,包括对原设计方案在内的6个方案的水力特性的比较,最后确定第三组修改方案,即加大门槽错距,扩大其下游棱角的弧半径及平缓后接坡度的优化方案,效果是比较好的。 展开更多
关键词 流线型门槽 折流坎 门槽后压板 水流空化数 空蚀
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葛洲坝水利枢纽二号船闸事故检修门有限元分析 被引量:2
18
作者 付建科 范万里 +2 位作者 卢进玉 曾维 雷小平 《水力发电》 北大核心 2009年第10期82-84,共3页
针对葛洲坝水利枢纽二号船闸事故检修门,在原设计水头增加1m的条件下,按照《水利水电工程钢闸门设计规范》,采用大型有限元软件ANSYS进行了三维线弹性有限元分析,从强度和刚度方面进行了评价,指出了不安全的部位,为该检修门的改造设计... 针对葛洲坝水利枢纽二号船闸事故检修门,在原设计水头增加1m的条件下,按照《水利水电工程钢闸门设计规范》,采用大型有限元软件ANSYS进行了三维线弹性有限元分析,从强度和刚度方面进行了评价,指出了不安全的部位,为该检修门的改造设计提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 事故检修门 有限元法 葛洲坝水利枢纽
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平板闸门流激振动效应对启门力的影响 被引量:5
19
作者 刘朋 徐国宾 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS 北大核心 2020年第1期144-149,175,共7页
为探究流激振动对闸门启闭力的影响机理,通过对固定的上、下游水位和底缘形式的平板闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移产生的摩擦系数和摩擦力臂的变化是造成启闭力变化的主要原因。在前人统计的闸门... 为探究流激振动对闸门启闭力的影响机理,通过对固定的上、下游水位和底缘形式的平板闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移产生的摩擦系数和摩擦力臂的变化是造成启闭力变化的主要原因。在前人统计的闸门振动较大的不利开度的基础上,利用波形合成法以及振动理论提出作用于闸门面板上的激振力的计算公式,并考虑其对闸门启门摩擦系数、摩擦力臂以及启门摩擦力的影响,总结出流激振动效应下平板闸门启门力的计算方法。通过与石泉水电站中孔平板闸门启门力实测资料对比发现,理论计算的结果与实际工程的实测值吻合良好,可为实际工程的启闭力计算提供一定的科学依据。 展开更多
关键词 平板闸门 流激振动 激振力 启门力
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长输水隧洞中段有压平面闸门启闭力及稳定性试验 被引量:1
20
作者 杨敏 牛利敏 +1 位作者 陈林 李会平 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2016年第3期41-46,共6页
针对某输配水工程长输水隧洞中段有压平面闸门的动水启闭过程,根据重力相似准则建立水力学模型以研究闸门动态启闭力和静态持住力的变化特征及闸门底缘的水动力特性。结果表明:闸门的动水启闭力在小开度范围内变化剧烈且最大启闭力发生... 针对某输配水工程长输水隧洞中段有压平面闸门的动水启闭过程,根据重力相似准则建立水力学模型以研究闸门动态启闭力和静态持住力的变化特征及闸门底缘的水动力特性。结果表明:闸门的动水启闭力在小开度范围内变化剧烈且最大启闭力发生在相对开度0.05附近,持住力与启闭力随闸门开度变化规律基本一致;与底主梁不开孔方案比较,当底主梁开孔率27%时闸门最大动水启门力和闭门力分别减小5.7%和7.8%,降低幅度较小;该工程设计底缘形式的闸门振动是稳定的,闸门整体结构与水流发生共振的可能性很小,能够保障闸门稳定运行。 展开更多
关键词 平面闸门 长输水隧洞 启闭力 底主梁开孔 底缘形式 稳定性
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