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船闸输水反弧门廊道非恒定流研究

苑亚珍  
【摘要】: 高水头船闸输水反弧阀门开启过程中,后廊道内发生急变分离流,负压、高速水流以 及压力与流速的剧烈时空脉动变化容易诱发空化空蚀、门振和声震等有害现象已被原型观 测和物理模型试验研究证实。由于这类有害现象的发生与水流的流动特性密切相关,探明 阀门段水流急变分离的流态、预测流速、压力时空变化规律,分析空化与振动的水动力学 成因,在理论上和工程设计实践上皆具有重要意义。 本文采取将一维非恒定流模型与二维可压缩流一大涡模拟模型相结合的方法,分析了 急变分离流的水动力学特性,并利用葛洲坝三号船闸的原型观测资料验证了数值模型的可 靠性,发现阀门段存在平稳变化型和剧烈振荡型两种不同的流态,并详细计算、分析了它 们的流动特征.研究了后廊顶、底板上和门楣缝隙等部位的脉动压力特性以及弧门水动力 荷载的时变过程。通过分析比较不同阀门开启速率对流动特性的影响,阐明了快速开启阀 门不仅有利于减少空化空蚀也有利于减小弧门振动和启门力的脉动,此外,研究了门楣处 狭窄缝隙高速射流对门后流态、压力脉动和弧门受力等方面的影响。


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