非定常启门条件下船闸平面阀门结构动力响应与流场特性研究
DOI:
作者:
作者单位:

重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

U641.33

基金项目:

重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202400761);广西科技计划项目(桂科AA23062023)。


Unsteady-Lifting Effects on the Structural Response and Flow Field of Navigation-Lock Plane Valve
Author:
Affiliation:

National Engineering Research Center for Inland Waterway Regulation,Chongqing Jiaotong University

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    为揭示不同启门速度下船闸阀门的动力响应与流场的时空演化规律,基于ANSYS建立了平面阀门非定常启门过程的双向流固耦合模型,采用动网格技术与自定义函数实现了阀门启门过程的精细模拟,分析了结构模态、位移响应以及流场特性。研究结果表明:阀门湿模态频率明显低于干模态;不同工况竖向振动主频主要分布在0~10 Hz,与低阶湿模态频率未形成直接对应关系;启门速度改变了阀门周围的压力分布,中速启门小开度时,阀门底缘下方将产生瞬态负压;中高开度时在廊道顶部形成持续负压区;负压导致跨面板压力梯度和纵向压力梯度增强,加剧阀门横向和竖向位移,改变结构动态响应特性。中速启门更易在门槽区域维持较强负压,表现出更高的空化敏感性;快速启门因能缩短负压形成与发展的时间尺度,在减弱结构响应和降低空化敏感性方面表现出一定优势。研究结果可为平面阀门的结构设计和启闭调度优化提供科学参考。

    Abstract:

    Using ANSYS, a two-way fluid-structure interaction model of a lock plane valve was established; unsteady lifting was simulated with a dynamic mesh and user-defined functions. Modal, displacement, and flow features were analyzed. Results show that wet modal frequencies are much lower than dry ones; The dominant frequencies of the vertical response are mainly distributed within 0~10 Hz and do not correspond directly to the low-order wet modal frequencies. Lifting speed alters pressure distribution. At medium speed, transient negative pressure appears beneath the valve bottom edge at small openings, and a sustained negative pressure zone forms at the culvert top at medium-to-large openings. Negative pressure increases transverse and longitudinal pressure gradients, intensifying lateral and vertical displacements. Medium-speed lifting maintains strong negative pressure in the slot region, showing higher cavitation sensitivity. Rapid lifting shortens negative pressure development, reducing structural response and cavitation sensitivity. The results provide a reference for valve design and operation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

吴禹衡,钟 亮,关 鑫,等. 非定常启门条件下船闸平面阀门结构动力响应与流场特性研究[J]. 科学技术与工程, , ():

复制
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2026-04-06
  • 最后修改日期:2026-06-03
  • 录用日期:2026-07-27
  • 在线发布日期:
  • 出版日期:
×
2026年会通知 | “技术经济学驱动智能经济生态构建与治理变革”——中国技术经济学会第三十三届学术年会(2026)会议通知暨征文启事(第一轮)
亟待确认版面费归属稿件,敬请作者关注