戴冰清 茅泽育

摘要： 闸门动水关闭是一个复杂的物理过程，在此过程中的水动力特性及闸门本身结构特性易受到多种因素的综合影响。针对平板闸门动态关闭过程，采用动网格技术、RNG kε紊流模型及VOF自由水面处理技术三者相结合的方法建立了三维非定常水气两相流模型，在此基础上，进一步结合流固耦合方法针对不同因素综合影响下闸门的形变、等效应力的变化规律进行数值模拟研究，综合探究来流流量、闸门底缘型式、闸门关闭速度等因素对平板闸门闭门过程的水动力特性及闸门结构特性的影响。研究结果表明：闸门最大形变出现在底缘处，最大等效应力出现在门顶处;合理减小闸门关闭速度及上游来流流量、采用底缘前倾角较大的闸门等措施，有利于改善闸孔出流条件，减小闸门门体所受负压的区域，并减小闸门形变及等效应力。研究成果可为闸门的优化设计及确定合理运行工况提供科学依据。

关 键 词： 平板闸门; 水动力特性; 结构特性; 数值模拟; 流固耦合; 动网格

中图法分类号：  TV135.4

文献标志码：  A

DOI： 10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.08.033

0 引 言

闸门是水利枢纽安全运行的关键部分之一，它能否安全运行直接关系着泄水建筑物运行的技术可行性和安全可靠性[1]，也是一直受到关注的问题。闸门动水关闭是一个复杂的物理过程，同时受到上游水头、水流流速、下闸速度、闸门体型和底缘型式等多因素的综合影响。国内外对闸门失事原因的调查结果表明，横向流、折冲水流及水跃冲击等水流会对闸门的结构造成一定的破坏。……