基于Ansys Workbench的流固耦合下不同開(kāi)度弧形閘門(mén)應(yīng)力變形分析研究

田國(guó)政

(新疆維吾爾自治區(qū)烏魯瓦提水利樞紐管理局， 新疆 和田 848000)

我國(guó)水利工程事業(yè)蓬勃發(fā)展，為國(guó)家及人民幸福生活提供了重要水利推動(dòng)力，水利工程中閘門(mén)是重要的控水調(diào)水設(shè)施，其安全運(yùn)營(yíng)能極大確保水利工程長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)揮作用[1-2]。閘門(mén)由于不同地區(qū)使用條件以及設(shè)計(jì)尺寸差異，造成閘門(mén)會(huì)受到水流破壞及結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，因而研究多樣性的閘門(mén)對(duì)豐富閘門(mén)設(shè)計(jì)及安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義[3-4]。研究閘門(mén)結(jié)構(gòu)特性有些學(xué)者與水利工程師基于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，在水利工程大壩面板等重要結(jié)構(gòu)部位安裝應(yīng)力或應(yīng)變計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析閘門(mén)結(jié)構(gòu)與安全運(yùn)營(yíng)之間的關(guān)系[5-6]。國(guó)內(nèi)也有一些水利專家通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，獲得閘門(mén)模型在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形特征[7-10]。除此之外，亦可采用數(shù)值模擬手段，基于閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，建立數(shù)值模型[11-13]，計(jì)算出閘門(mén)在復(fù)雜耦合場(chǎng)中的結(jié)構(gòu)特性，為水利工程中閘門(mén)高效安全運(yùn)營(yíng)提供重要參考。

1 工程概況

某水庫(kù)樞紐工程承擔(dān)區(qū)域內(nèi)水資源調(diào)度及防洪等重要民生作用，惠及農(nóng)田面積超過(guò)66.67 hm2，年調(diào)水達(dá)1.2億m3，設(shè)計(jì)庫(kù)容為3億m3，設(shè)計(jì)水位為158 m，洪水位為165 m，包括有長(zhǎng)約為5580 m的防洪堤壩，壩身設(shè)置有止水面板結(jié)構(gòu)防滲，壩基與覆蓋層修建有80 cm厚的防滲墻，大壩頂部高為205 m，上下游坡度約為0.4～0.6。大壩另修建有弧形閘門(mén)，直徑設(shè)計(jì)尺寸為16 m，中間連接鉸高程為152 m，設(shè)置有橫梁作為閘門(mén)承重結(jié)構(gòu)，縱梁作為閘門(mén)啟閉機(jī)控制……