盖浩瑞

(莱阳市勘察工程队， 山东 烟台 265200)

1 工程背景

某水库是一座兼有防洪、灌溉、供水、养殖等诸多功能的大型骨干水库，水库大坝为混凝土重力坝坝型设计，主要由挡水坝段、溢流坝段和电站坝段组成。其中，溢流坝段顶部高程为87.8m，顶部宽度1.5m，溢流堰高程67.5m。溢流坝闸门为高19.7m，宽度为14.0m的弧形钢闸门。闸门的面板厚度为26mm。为了提高闸门的刚度和整体性，闸门的梁系采用实腹式等高连接和降低连接，其结构材料为Q235B钢材，弹性模量为206GPa，重度为78.5 kN/m3，泊松比为0.3。显然，弧形闸门在泄水过程中，其底缘部分会起到十分关键的作用，对流态和压强产生十分明显的影响，而不当的底缘设计则会对闸门的正常运行不利[1]。基于此，此次研究力求通过数值模拟的方法，进行不同底缘型式的对比研究，以获取最佳的底缘型式设计方案。

2 ANSYS有限元模型

2.1 有限元模型的构建

结合研究对象的特点和研究需要，对常用的有限元软件进行对比分析，确定采用ANSYS有限元软件进行计算模型的构建。该软件提供了直接建模、几何建模以及混合建模三种不同的建模方式[2]。其中，几何建模可使用多种几何图素，支持组合运算、布尔运算等多种有限元模型不能直接实现的操作，修改几何参数、网格密度和单元类型十分方便，适合3D实体结构和多方案对比研究，因此采用该建模方法[3]。

由于此次研究针对闸门开启运行工况下的水力特征对比研究，因此设定模型的计算范围为闸门的上游200m，下游100m。……