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闸门振动的机理分析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:Thang和Naudascher用驰振理论解释了闸门垂向振动的物理机制,认为闸门运动而产生的流线分离,在闸门底缘产生附加的吸引力[15]。这个力与闸门运动速度同方向,故会使闸门的振动加剧。对于引起闸门垂向振动是流体惯性机制还是驰振机制,Koldman与Thang和Naudascher展开了讨论,后来,Kanne,Naudascher和Wang阐述了不同条件下的两种机理。同时,平板闸门的振动,可能会造成闸门主要受力构件的断裂及焊缝的撕裂,使得闸门无法正常使用。

闸门振动的机理分析

Hardwick(1974)进行了系统的实验研究,认为闸门底缘自由剪切层破坏形成的漩涡造成主流向闸门底缘附着的瞬时条件,这种不稳定的重附着使作用于闸门底缘的流体力产生周期性的变化,在某种特定条件下,流体力与闸门处于共振状态,即产生了自激振动[13]。Kolkman和Vrijer(1977)阐述了闸门垂向振动的流体惯性模式,认为在闸门振动过程中,闸孔有效过水面积的变化导致了流量的脉动。流量的脉动及其惯性在孔口局部产生压力差的变化又引起了作用在闸门上动水压力的变化,同时也影响流量的脉动[14]。Thang和Naudascher(1986)用驰振理论解释了闸门垂向振动的物理机制,认为闸门运动而产生的流线分离,在闸门底缘产生附加的吸引力[15]。这个力与闸门运动速度同方向,故会使闸门的振动加剧。对于引起闸门垂向振动是流体惯性机制还是驰振机制,Koldman与Thang和Naudascher展开了讨论(1987),后来,Kanne,Naudascher和Wang阐述了不同条件下的两种机理。对于闸门的顺流向振动[16 17],Thang,L和Naudascher(1987)认为是下游漩涡共振引起的,初始漩涡向下游运动耦合成大尺度的漩涡反馈给闸门[18]。Jongeling(1988)对此提出了不同的解释,认为次谐波不会给闸门输送能量。闸门顺流向振动是由底缘自由剪切层的变化和流量的改变进而使底部压力变化并向下游产生周期性荷载[19]。上述分歧的出现表面上是人们对闸门振动客观规律认识的不一致,实质上反应闸门振动的内在机制的复杂多样。事实上,诱发闸门振动的因素很多,振动的物理过程也不一样。对于某个具体的闸门来说,可能是某一个因素起主导作用,也可能其他因素的作用不能忽略。更进一步说,激励机制可能是一个,也可能是几个并存。如何从振动的现象里面分析、提炼出诱发振动的控制因素及其内在机制,对于解决工程中问题很有价值。同时,平板闸门的振动,可能会造成闸门主要受力构件的断裂及焊缝的撕裂,使得闸门无法正常使用。(www.xing528.com)

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