本项目首次系统全面地研究了三峡永久船闸输水阀门水力学及结构方面的重大关键技术难题,包括阀门非恒定流空化特性、阀门段通气防护措施、阀门启闭力及支铰荷载特性、阀门及吊杆系统流激振动特性、阀门段廊道及阀门门体动水荷载脉动、阀门及吊杆结构动态优化、阀门段廊道衬砌型式等。成功地研制了国内外第一座比尺达1:10的超大型非恒定流常压及减压模型,该模型在规模、测控技术、系统密封性及试验工作段模拟的准确性等方面在国内外处于领先地位,使我国船闸水力学试验研究水平上了一个新台阶。确定了阀门段廊道体型,优化了门楣布置,首次提出了“底扩廊道布置+门楣自然通气+跌坎强迫通气”的防空化综合措施,解决了三峡船闸阀门空化这一关键性难题。首次在模型上实现了船闸吊杆系统弹性相似,综合研究了吊杆系统和阀门的水动力荷载和流激振动特性,论证了三峡船闸阀门及吊系统的可靠性,提出了阀门启闭机容量和阀门结构细部优化方案等,并促使设计部门简化了原设计极为复杂的吊杆系统。系统地测定并分析了阀门段非恒定流压力脉动的时域和频域特性,为阀门段廊道结构设计提供了科学依据。试验获得的最大动水荷载系数,被直接作为阀门结构设计参数。综合分析了空化、振动、掺气、动水荷载脉动等研究成果,提出了三峡船闸阀门段廊道衬砌的合理型式,节省投资6000万元以上,并简化了施工方案。本项研究成果为设计所采纳,直接地应用于三峡船闸设计和建设,并具有重大推广应用价值,对推动我国乃致世界超高水头船闸建设有主提高船闸水力学研究学术水平均具有重要意义。 |