弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形...弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,数值求解采用稳态计算和瞬态计算两个连续的运算步骤进行,以便更好地确定入口处的流速。分别采用k-ε湍流模型和k-ω湍流模型对闸门周围流场和作用在弧形面板上的流体压力进行计算,结果表明:k-ε湍流模型与壁函数相结合的方法不能捕捉到稳定泄流阶段闸门面板上的压力脉动行为,而k-ω湍流模型结合壁面积分不仅能够得到闸门周围的流场变化,而且能准确计算闸门面板上的脉动压力。基于k-ω湍流模型计算结果,分析下游水位变化对闸门周围流场和脉动压力的影响,闸门面板上压力的脉动主要是由于闸门前的漩涡引起的,压力脉动的优势频率取决于闸孔出流形式,与上下游水位差无关,自由出流时的压力脉动优势频率比淹没出流时的大。展开更多
钢管塔力学性能卓越,在电网中应用广泛。其中钢管塔主要钢管构件长细比较大,低风速下易涡激振动,进而引起结构疲劳损伤,引起连接处损坏,严重影响结构的安全性与耐久性。针对目前钢管塔杆件涡振理论研究不充分现状,基于Van Der Pol式尾...钢管塔力学性能卓越,在电网中应用广泛。其中钢管塔主要钢管构件长细比较大,低风速下易涡激振动,进而引起结构疲劳损伤,引起连接处损坏,严重影响结构的安全性与耐久性。针对目前钢管塔杆件涡振理论研究不充分现状,基于Van Der Pol式尾流振子模型进行结构计算,采用中心差分法解模型耦合方程,编制圆钢管涡激振动计算程序并设计风洞试验验证其准确性,旨在研究圆钢管的涡激振动特性,为钢管塔涡振预测及控制提供理论依据。试验与数值计算结果的比较表明,该文建立的尾流振子模型能够较好地拟合钢管的位移,由于理论模型采用理想铰接约束,试验测得的涡振锁定区较短,且锁定频率低于理论值。展开更多
钢管塔力学性能卓越,应用广泛,但其钢管杆件长细比较大,水平放置易在低风速下发生涡激共振现象。钢管构件长期振动易使钢结构疲劳损伤甚至破坏,严重影响输电塔结构正常服役安全。针对钢管塔构件涡激振动现象开展试验研究,并提出有效的...钢管塔力学性能卓越,应用广泛,但其钢管杆件长细比较大,水平放置易在低风速下发生涡激共振现象。钢管构件长期振动易使钢结构疲劳损伤甚至破坏,严重影响输电塔结构正常服役安全。针对钢管塔构件涡激振动现象开展试验研究,并提出有效的阻尼控制方法。首先,开展了原尺输电塔钢管杆件气动效应研究。对槽型插板节点钢管弱轴向涡激振动响应及尾流展向特性进行分析。其次,引入尾流振子模型,探究了增加阻尼比对钢管杆涡振响应的理论抑制效果的提升。最后,根据理论计算结果开展调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)控制试验,通过加装TMD对钢管振动响应进行了控制,振幅最多可以下降95.8%,表明TMD可有效提高钢管塔在复杂风环境下的结构稳定性,保证钢管服役期间的安全。展开更多
文摘弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,数值求解采用稳态计算和瞬态计算两个连续的运算步骤进行,以便更好地确定入口处的流速。分别采用k-ε湍流模型和k-ω湍流模型对闸门周围流场和作用在弧形面板上的流体压力进行计算,结果表明:k-ε湍流模型与壁函数相结合的方法不能捕捉到稳定泄流阶段闸门面板上的压力脉动行为,而k-ω湍流模型结合壁面积分不仅能够得到闸门周围的流场变化,而且能准确计算闸门面板上的脉动压力。基于k-ω湍流模型计算结果,分析下游水位变化对闸门周围流场和脉动压力的影响,闸门面板上压力的脉动主要是由于闸门前的漩涡引起的,压力脉动的优势频率取决于闸孔出流形式,与上下游水位差无关,自由出流时的压力脉动优势频率比淹没出流时的大。
文摘钢管塔力学性能卓越,在电网中应用广泛。其中钢管塔主要钢管构件长细比较大,低风速下易涡激振动,进而引起结构疲劳损伤,引起连接处损坏,严重影响结构的安全性与耐久性。针对目前钢管塔杆件涡振理论研究不充分现状,基于Van Der Pol式尾流振子模型进行结构计算,采用中心差分法解模型耦合方程,编制圆钢管涡激振动计算程序并设计风洞试验验证其准确性,旨在研究圆钢管的涡激振动特性,为钢管塔涡振预测及控制提供理论依据。试验与数值计算结果的比较表明,该文建立的尾流振子模型能够较好地拟合钢管的位移,由于理论模型采用理想铰接约束,试验测得的涡振锁定区较短,且锁定频率低于理论值。
文摘钢管塔力学性能卓越,应用广泛,但其钢管杆件长细比较大,水平放置易在低风速下发生涡激共振现象。钢管构件长期振动易使钢结构疲劳损伤甚至破坏,严重影响输电塔结构正常服役安全。针对钢管塔构件涡激振动现象开展试验研究,并提出有效的阻尼控制方法。首先,开展了原尺输电塔钢管杆件气动效应研究。对槽型插板节点钢管弱轴向涡激振动响应及尾流展向特性进行分析。其次,引入尾流振子模型,探究了增加阻尼比对钢管杆涡振响应的理论抑制效果的提升。最后,根据理论计算结果开展调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)控制试验,通过加装TMD对钢管振动响应进行了控制,振幅最多可以下降95.8%,表明TMD可有效提高钢管塔在复杂风环境下的结构稳定性,保证钢管服役期间的安全。
