圓筒閘門

圓筒閘門是具有豎直圓筒外形、從圓筒底部四周孔口過水的閘門。圓筒閘門常設定在豎井式壓力隧洞的進口，這種門型屬輕型結構，運轉中容易發生振動。特別是升降桿的剛度相對地小，其振動問題尤為工程設計者所關心。鑒於振動問題的複雜性，單憑數理分析常難奏效。因此，輔以適當的模型實驗還是有必要的。

基本介紹

• 中文名：圓筒閘門
• 外文名：cylinder gate
• 形狀：豎直圓筒外形
• 含義：從圓筒底部四周孔口過水的閘門
• 性質：閘門
• 學科：水利工程

簡介

圓筒閘門常設定在豎井式壓力隧洞的進口，這種門型屬輕型結構，運轉中容易發生振動。特別是升降桿的剛度相對地小，其振動問題尤為工程設計者所關心。鑒於振動問題的複雜性，單憑數理分析常難奏效。因此，輔以適當的模型實驗還是有必要的。

閘門振動模型

當圓筒門水下振動時，支配旬煮催運動的主要作用力有水流的重力、材料的彈性力以及流體和固體的慣性力等。因此，欲使模型與原型達成動力相似，須按照重力和彈性力兩者的相似條件設計模型，即常稱的水力一結構動力模型。

當進行圓筒閘門(包括其它門型)振動試驗時，欲達成嚴格的動力相似，模型材料的選擇會受到極大限制，有時甚至是不可能的。從而給水彈性和自激振動的相似性帶來困難。有鑒於此，現階段比較切實可行的途徑，是將水力模型和結構動力模型分開進行研究，然後將兩方面的實驗資料加以綜合分析，這樣對論證圓筒門或其它門型的共振問題是有一定效果的。

閘門虛質量的測定

閘門水下振動時，由於流體慣性的影響，自振頻率較真空或空氣中有所降低。根據流彈理論，可以想像有部分水體質量“凍結”在閘門上，增加後的閘門質量懂船拳稱為虛質量。它的理論解是極其困難的，而用實驗方法則簡捷易行。以閘門縱向振動為例，其中，閘門採用駝嚷蜜主厚0.5厘米、高5.0厘米、外徑為14厘米的有機玻璃管，內壁襯以0.1厘米厚的鋼圈，閘門系統總重量為840克(包括三根升降桿)。

擾力頻率的測量和引伸

由流動而引起的水流擾力具有隨機性質，它是引起閘門振動的振源。一般在水力模型中進辯糊行實驗，屆時，先將率定好的電阻絲應變片直接貼上在升降桿上。這時升降桿除起閘門支承作用外，尚兼擾力信號傳送作用，通過示波器將其波形記錄下來。鑒於擾力頻率和模型邀陵企估比尺有關，因此，我們選用大小兩個模型進行對比，大模型的幾何尺寸比小模型大一倍，現將大小模型實測擾力頻兩個模型的擾力頻率不盡一致。大模型頻率範圍在9.0-12.5赫茲之間，平均值約11赫訂龍跨茲，小模型頻率範圍在11.0-19.0赫茲之間，平均值約15赫茲。根據國外某高水頭圓筒門原型觀測資料，擾力頻率為6赫茲。由此說明，實物愈大，擾力頻率愈小，似乎定性地符合重力相似定律或斯特哈爾(Strouhal)數恆愉樂辨等條件。當然，尚須通過更多的實測資料加以驗證。

總結

圓筒閘門振動(包括其它門型的水工閘門)是比較複雜的工程現象，直接用水力-結構動力模型重演原型振動現象，在技術上尚有困難。實驗方法和量測技術，只是對解決共振間題有一定效果，但不能論證水彈性或自激振動的不穩定現象。