泵站是水利工程的重要组成部分,在排洪、灌溉、调水以及城市供水、工业用水、航运、发电等许多方面发挥了极为重要的作用,有力的提高了各地防御自然灾害的能力,促进了国民经济的发展,并为国民经济的可持续发展提供了强有力的支撑。 拍门是泵站工程中重要的截流闭锁装置。因拍门简单、可靠,与虹吸真空破坏截流闭锁方式相比,可以缩短出水管(流道)长度,并利于泵系统起动,对于泵站工程兴建、改造节省投资及运行使用均有突出的优点,目前在泵站工程中时常采用。但是拍门设计不合理时存在两大缺陷:一是出口损失太大;二是停机时在水压力和拍门自重作用下产生较大的撞击力,对拍门本身和建筑物造成较大的危害。因此,对于自由起落式拍门,如何控制和计算停泵闭门时门座、门铰处的撞击力或冲击力成了拍门设计时需要主要考虑的问题之一。 本课题根据拍门的实际运用情况,结合前人的研究成果,进一步分析其破坏原因,建立各种工况下的拍门运动动力方程,首次提出运动方程理论解;考虑碰撞系数和冲击系数的影响,对各种形式的拍门断流装置,包括圆形、矩形拍门进行力学研究,建立其数学模型,提出了撞击力计算公式;对拍门铰位也进行了分析,提出了铰位撞击力计算式;最后运用弹性力学、理性力学的方法首次从微观角度探讨了拍门在各种情况下的小挠度弯曲,为泵站拍门的设计、运行提供理论依据。