由于水闸上下游水位以及调水需求的变化,许多闸门需要满足正向挡水与反向挡水两种需求.垂直提升式钢闸门反向挡水时,闸门受力复杂,启门力显著增加,导致启闭机启门力严重不足.为此,本文以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,提出了基于均相流模型的启门过程中水流对门体的作用力的计算流体动力学(computa-tional fluid dynamics,CFD)预测方法,对启门过程中不同开高时的启门力进行了计算,分析了启门力增加的原因.结果表明:数值预测的启门力与实测结果一致,提出的方法能有效预测启门力随闸门开高的变化规律.平面钢闸门反向挡水时的启门力相比正向挡水情况大幅增加.启门过程中,水流对闸门底部主梁垂直向下的作用力是导致启门力增加的原因,该作用力表现为闸门底部主梁上下表面的压差(上表面压力大、下表面压力小),在闸门开高从0增加到最大的过程中,底部主梁上下表面压差表现为先增大后减小、再增大后减小的异常规律,从而导致启门力出现与之一致的规律.论文研究结果对于提高闸孔过流数值模拟精度、改进闸门设计、优化平面钢闸门启门力具有重要意义.
垂直提升式平面钢闸门 反向挡水 启门力 计算流体动力学 主梁