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在水利工程中,为了消除拦河筑坝产生的水位集中落差对通航的影响而修筑的建筑物称为通航建筑物。通航建筑物细分又可以分为船闸和升船机两种形式,本文主要针对升船机承船厢结构离水过程中的下吸力展开研究,对于具有复杂梁格构造的升船机承船厢结构,出水过程产生的附加水动力载荷的变化规律及大小是其发展中所需要解决的一个重大问题,清晰的掌握附加水动力荷载的各项特性也是校核卷扬机提升力的一项重要指标。本文以蜀河500t级升船机承船厢结构作为研究对象,通过数值模拟和模型试验结合的方式研究了承船厢结构在离水过程中下吸力的变化规律和各项水动力特性,该工程是典型的下水式升船机结构,通过研究该结构可以很好的探究离水下吸力的特性。主要研究成果如下:
(1)本文通过将整体模型简化为单品梁格结构的方式对承船厢结构离水下吸力的变化规律进行探究,通过与试验结果的对照,验证了本文数值计算简化方法的准确性和可靠性。在研究承船厢结构离水下吸力的问题上可以准确有效的计算出下吸力的大小及变化规律,为今后通过数值模拟的方式研究具有复杂梁格构造的升船机承船厢结构离水下吸力及各项水动力特性指标提供了一种可行有效的方案。
(2)基于蜀河500t级升船机承船厢结构离水下吸力数值计算及水力学试验两种方式,研究了承船厢结构在离水过程中不同因素对厢体结构下吸力的影响,并基于数值计算和物理模型试验的结果,提出了承船厢离水下吸力计算指标。结果表明:不同的厢体提升速度和不同的厢体底部角度对厢体结构离水下吸力基本无影响,仅厢体底部梁格内体积大小会对厢体离水下吸力产生显著影响,梁格体积越大,厢体最大离水下吸力越大,并且厢体最大离水下吸力与梁格体积成线性关系。
(3)基于数值模拟和模型试验两种方式对蜀河承船厢模型原设计方案进行研究,结果表明原设计方案中承船厢结构离水过程中最大提升力已经远远超过了设计方案中提升机构的最大承受能力,对此提出了在底部梁格主横梁上设置圆形孔洞的方式以降低厢体离水下吸力的大小,并同样采用数值计算和物理模型试验两种方式分别进行了研究。结果表明:在底部梁格主横梁开孔的方式可以有效降低承船厢结构离水下吸力的大小,但当开孔面积达到一定程度后,继续增大开孔面积不会继续显著降低厢体离水下吸力,且当开孔位置固定后,承船厢结构最大离水下吸力与开孔直径也成线性关系,最后基于研究结果提出了开孔后承船厢结构最大离水下吸力计算指标,为升船机结构的设计提供了一定的参考作用。
(1)本文通过将整体模型简化为单品梁格结构的方式对承船厢结构离水下吸力的变化规律进行探究,通过与试验结果的对照,验证了本文数值计算简化方法的准确性和可靠性。在研究承船厢结构离水下吸力的问题上可以准确有效的计算出下吸力的大小及变化规律,为今后通过数值模拟的方式研究具有复杂梁格构造的升船机承船厢结构离水下吸力及各项水动力特性指标提供了一种可行有效的方案。
(2)基于蜀河500t级升船机承船厢结构离水下吸力数值计算及水力学试验两种方式,研究了承船厢结构在离水过程中不同因素对厢体结构下吸力的影响,并基于数值计算和物理模型试验的结果,提出了承船厢离水下吸力计算指标。结果表明:不同的厢体提升速度和不同的厢体底部角度对厢体结构离水下吸力基本无影响,仅厢体底部梁格内体积大小会对厢体离水下吸力产生显著影响,梁格体积越大,厢体最大离水下吸力越大,并且厢体最大离水下吸力与梁格体积成线性关系。
(3)基于数值模拟和模型试验两种方式对蜀河承船厢模型原设计方案进行研究,结果表明原设计方案中承船厢结构离水过程中最大提升力已经远远超过了设计方案中提升机构的最大承受能力,对此提出了在底部梁格主横梁上设置圆形孔洞的方式以降低厢体离水下吸力的大小,并同样采用数值计算和物理模型试验两种方式分别进行了研究。结果表明:在底部梁格主横梁开孔的方式可以有效降低承船厢结构离水下吸力的大小,但当开孔面积达到一定程度后,继续增大开孔面积不会继续显著降低厢体离水下吸力,且当开孔位置固定后,承船厢结构最大离水下吸力与开孔直径也成线性关系,最后基于研究结果提出了开孔后承船厢结构最大离水下吸力计算指标,为升船机结构的设计提供了一定的参考作用。