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新型扶梯式双向水力升船机及运行稳定性分析研究
| 论文题名： | 新型扶梯式双向水力升船机及运行稳定性分析研究 |
| 关键词： | 扶梯式双向水力升船机;运行稳定性;水体晃动;数值模拟 |
| 摘要： | 随着社会经济的发展，在中小河流发展通航及生态旅游越来越受到重视，然而，由于传统的升船机结构复杂，投资较大且与自然的和谐性差的特点，并不适合小型河道，因此，本文提出了一种新型扶梯式双向水力升船机，与传统升船机相比，该种升船机结构简单，操作方便，节省人力电力，在保证小型河道通航的同时，还可以发展生态旅游。为了分析该种升船机的运行稳定性，建立了船体-缆绳-承船厢-水体的流固耦合数值模型，模拟分析了升船机运行过程中厢内水体和船体晃动的规律，研究提高运行稳定性的措施。本文主要研究内容及成果如下: 1.为了适应低流量小型河道的发展需求，本文提出了一种新型扶梯式双向水力升船机。本文以新型升船机三维结构示意图为基础，从结构、运行方式以及优点等方面对其进行了简要的介绍说明。 2.根据新型扶梯式双向水力升船机的运行原理，首次建立了能够描述新型升船机承船厢运行过程的三维有限元模型。对该模型选用VOF法用于捕捉自由液面，用RNGk-ε模型作为湍流计算模型，以及确定了模型中的参数范围，为进一步研究提供了方向。 3.针对升船机减速制动阶段承船厢内水体晃动而影响升船机运行稳定性的问题，通过数值模型对其进行分析:(1)探究承船厢内船体晃动位移与厢内水深以及停船加速度之间的关系;(2)探究承船厢内动水压力与厢内水深以及停船加速度之间的关系;(3)探究承船厢内水体晃动频率与厢内水深以及停船加速度之间的关系。 4.研究了提高升船机运行稳定性的措施，主要通过改变承船厢的结构和约束船体的位移两种方式来实现。改变承船厢的结构，即在承船厢底部分别加装竖直挡板、水平挡板以及T型挡板，分析各自的减晃效果。约束船体位移，即对厢内船体施加横向以及纵向缆绳约束，建立了船体-缆绳-承船厢-水体的流固耦合数值模型，观察其在运行过程中的减晃效果。对以上方案进行比较分析，得出提高升船机运行稳定性的最佳方案。 |
| 作者： | 林喆 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 练继建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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