我國(guó)北方一些季節(jié)性河流年際變化大,常有年份無(wú)洪水出現(xiàn)。在此河流上安裝帶有啟閉設(shè)備的閘門則存在設(shè)備利用率低的問(wèn)題,所以依靠水的作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)閘門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉的水力自動(dòng)閘門便應(yīng)運(yùn)而生。軌道式水力自動(dòng)閘門是在普通水力自動(dòng)翻板閘門的基礎(chǔ)上,進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)所形成的一種新型水力自動(dòng)閘門,相比普通的水力自動(dòng)閘門,此新型水力自動(dòng)閘門結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,運(yùn)行安全可靠,也不會(huì)產(chǎn)生淤積泥沙的問(wèn)題。但是由于此新型水力自動(dòng)閘門尚處于初級(jí)研發(fā)階段,所以本文對(duì)軌道式水力自動(dòng)閘門進(jìn)行初步研究,通過(guò)模型試驗(yàn)的方法對(duì)閘門的水流特性進(jìn)行分析,包括水流流態(tài)、水深、下游流速場(chǎng)和渠道底板時(shí)均壓強(qiáng),并通過(guò)分析各變量之間的關(guān)系來(lái)探討閘門的泄流能力,然后對(duì)表征閘門泄流能力的流量系數(shù)進(jìn)行擬合,得到流量系數(shù)的影響因素和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。最后利用數(shù)值模擬的方法對(duì)閘門的水流特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并與模型試驗(yàn)所測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,主要研究成果如下:（1）通過(guò)閘門的模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過(guò)閘水流狀態(tài)比較好,閘前水面平靜,閘后水流平穩(wěn)推進(jìn);流速隨著渠道向下游的延伸而沿程逐漸減小,各斷面分布規(guī)律不一;時(shí)均壓強(qiáng)在渠道底板上的分布規(guī)律較為復(fù)雜,總體有沿程增大的趨勢(shì)。（2）... 

【文章來(lái)源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

—止水片；2—主軌道；3—次軌道；4—螺釘；5—固定支座；6—連桿；7—閘門主體；8—渠道底板（c）三維視

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文7動(dòng)能保持平衡，這要求作用在閘門上的荷載在X方向和Y方向合力都為0。閘門保持不動(dòng)，上下游水位保持不變，開度維持穩(wěn)定，閘門靜態(tài)工作時(shí)的受力情況如圖2所示。圖2閘門靜態(tài)時(shí)受力圖Fig.2Forcediagramwhenthegateisstatic1.3.2.2閘門的動(dòng)態(tài)工作原理軌道式水力自動(dòng)閘門是依靠門前來(lái)水量的變化引起閘前水位的變化，改變后的水位與之前靜態(tài)工作時(shí)的水位有一定的偏差，正是這一偏差所產(chǎn)生的力使原本平衡的力系不再平衡，使得閘門運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中閘下過(guò)水的流量的變化使得閘前水位發(fā)生變化，當(dāng)閘前蓄積的水量所產(chǎn)生的作用力使得閘門受力再次平衡，來(lái)水和泄水達(dá)到平衡時(shí)，閘門在新的平衡位置上保持某一開度，閘前水位也達(dá)到該平衡位置的預(yù)定水位值。這就是軌道式水力自動(dòng)閘門的過(guò)渡過(guò)程。為了解釋閘門的運(yùn)行過(guò)程，近似的將閘門看成一種自動(dòng)裝置，其根據(jù)上游來(lái)水量自動(dòng)調(diào)整閘門的開度，我們使用如圖4所示的流程圖來(lái)說(shuō)明。假設(shè)閘門的初始狀態(tài)是靜態(tài)的，閘門開度用e表示，此時(shí)上游來(lái)水量等于下游泄水量，即Q來(lái)=Q泄，上下游水位分別用H上和H下表示。當(dāng)上游有一來(lái)水增量ΔQ來(lái)時(shí)，因?yàn)殚l門的開度不能迅速調(diào)整到某一開度來(lái)適應(yīng)ΔQ來(lái)的變化，所以使得上游來(lái)水量會(huì)大于下游泄水量，即Q來(lái)+ΔQ來(lái)>Q泄，這樣就會(huì)在閘門前形成ΔH的水面壅高，從而上游的水流作用在閘門上的力會(huì)增大，相應(yīng)的閘門會(huì)受到一上游水壓力的增量ΔFp，倘若ΔFp在X方向上的分量大于軌道的最大靜摩擦力，閘門的開度就會(huì)有一增量Δe，閘門進(jìn)入全新的狀態(tài)。此時(shí)閘門的開度為e+Δe，相應(yīng)有一泄量的增量ΔQ泄，當(dāng)上游來(lái)水量不變時(shí)，閘門能否保持這個(gè)狀態(tài)達(dá)到平衡并維持新的開度和新的上游水位，取決于兩個(gè)條件：

軌道式水力自動(dòng)閘門水流特性及泄流能力研究8圖4閘門動(dòng)態(tài)工作原理圖Fig.4Gatedynamicworkingprinciplediagram（1）來(lái)水量和泄水量是否相適應(yīng)。如果來(lái)水量和泄水量相匹配，即Q來(lái)+ΔQ來(lái)=Q泄+ΔQ泄，也就是ΔQ來(lái)=ΔQ泄，此時(shí)閘前的壅高ΔH因?yàn)殚_度的變化會(huì)產(chǎn)生變化，成為ΔH上，上游水位為H上+ΔH上，這時(shí)閘門處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。如果ΔQ來(lái)≠ΔQ泄，閘門的開度不能使得來(lái)水量和泄水量相適應(yīng)，此時(shí)閘門還會(huì)自動(dòng)調(diào)整開度，閘前的壅高水位ΔH還會(huì)繼續(xù)影響著閘門并重復(fù)前面的過(guò)程。（2）下游水面的銜接是否合理。當(dāng)開度增大泄水量增加時(shí)，對(duì)于泄水量的不同增量，下游就會(huì)有相應(yīng)的不同的水位，就可能會(huì)出現(xiàn)不同的水面型式。一般來(lái)說(shuō)，如果閘孔出流為自由出流，閘后的下游水流不會(huì)反饋給閘門，不會(huì)影響閘門的穩(wěn)定運(yùn)行；但如果過(guò)流狀態(tài)是淹沒出流或者閘后出現(xiàn)波狀水躍，或者孔口出流和淹沒出流同時(shí)存在，在門頂水舌與孔口出流水面間形成負(fù)壓區(qū)，這都有可能使得紊亂的水流反饋給閘門，影響閘門的泄流，從而影響閘前的水位，進(jìn)而影響閘門的整個(gè)動(dòng)態(tài)工作過(guò)程。1.3.3閘門的受力情況1.3.3.1基本平衡方程

【參考文獻(xiàn)】：
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