弧形閘門被廣泛地應(yīng)用于水閘和大壩中，采用試驗(yàn)和數(shù)值模型結(jié)合的方法，有效的分析和評(píng)價(jià)表孔弧形閘門流激振動(dòng)，具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文闡明了研究弧形閘門局部開啟時(shí)流激振動(dòng)的理論，用水力模型試驗(yàn)測(cè)得了水流脈動(dòng)壓力的時(shí)空分布，用ANSYS軟件和邊界元程序建立了閘門的數(shù)值模型，以遼寧石佛寺弧形閘門為例，計(jì)算了弧形閘門的自振特性，以及閘門局部開啟工作時(shí)的振動(dòng)反應(yīng)，并對(duì)閘門運(yùn)行的安全可靠性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。弧門流激振動(dòng)是流固耦合振動(dòng)，目前難以精確求解閘門和水體耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程。為了獲得方程的近似解，本文將作用在閘門上的水動(dòng)力荷載分為兩個(gè)部分，一是閘門無振動(dòng)時(shí)的水流壓力，用水力模型試驗(yàn)測(cè)定；二是由于閘門振動(dòng)引起流場(chǎng)擾動(dòng)的動(dòng)水壓力，通過運(yùn)動(dòng)方程中的附加質(zhì)量陣，附加阻尼陣和附加剛度陣來等效。在水力模型試驗(yàn)中，采用了自制的面壓力量測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)壓力到面壓力的轉(zhuǎn)換。采用DJ800多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)模型多個(gè)測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)進(jìn)行了同步測(cè)量，獲得了各測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)壓 弧形閘門因其沒有門槽、啟閉力小和操作運(yùn)行方便等特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于水利工程中。隨著高壩建設(shè)的發(fā)展,弧形閘門的工作水頭不斷提高,閘門的尺寸也日趨加大。當(dāng)閘門關(guān)閉擋水時(shí),閘門的設(shè)計(jì)一般都滿足靜力要求,然而閘門在局部開啟狀態(tài)下運(yùn)行中在動(dòng)水作用下發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)有發(fā)生。振動(dòng)給人們帶來噪音和不安全感,甚至引起閘門動(dòng)力失穩(wěn),帶來嚴(yán)重的損失。水工閘門的安全運(yùn)行和正常工作對(duì)整個(gè)水利樞紐是至關(guān)重要的,因而開展對(duì)水工弧形閘門的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力特性研究具有很大的實(shí)際意義。本文結(jié)合新疆開都河察汗烏蘇水電站工程這一實(shí)際工程,對(duì)其弧形閘門的動(dòng)力特性以及其優(yōu)化進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算。主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)水彈性模型模擬原理要求,制作弧形閘門水彈性模型,對(duì)流激振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。(2)應(yīng)用ANSYS有限元軟件,建立了該弧形閘門三維有限元數(shù)值模型,并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力分析,給出了弧形閘門的自振頻率,并且進(jìn)一步分析了流固耦合效應(yīng)對(duì)自振特性的影響,同時(shí)運(yùn)用試驗(yàn)獲得的