[發明專利]一種可消除閘門前漩渦的新型平板閘門裝置

在審

• 申請號: 202010014073.1
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111119131A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉亞坤;張帝;楊姣;張棟;吳劍;王秋繹;鄧楊玉;段雙帥
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E02B7/20
• 分類號: E02B7/20;E02B8/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;隋秀文

本發明屬于水利水電領域，涉及一種可消除閘門前漩渦的新型平板閘門裝置。在閘門迎水面豎向布置兩個與閘門同高的緊貼閘門表面的曲線型隔柵，并且給出曲線型隔柵的曲線要求。這樣的布置方式使得雙曲消渦隔柵在不同淹沒水深和不同閘門開度時都能發揮消渦功效，且結構簡單，布置方便，易于檢修和維護，不會影響閘前水流流態和閘門過流能力，不引入新的有害漩渦以及不會產生額外的表面渦紋和表面凹陷渦。由此減輕閘門前因漩渦存在而產生降低過流能力、加劇水流紊動，引起過水建筑物振動、惡化水流流態，造成空化空蝕等現象，保證工程安全運行。

技術領域

本發明屬于水利水電領域，涉及一種可消除閘門前漩渦的新型平板閘門裝置，該結構可有效消除閘門前出現的有害漩渦，不會引入新的有害漩渦以及不會產生額外的表面渦紋和表面凹陷渦，改善水流流態、保證過流能力，避免由于有害漩渦的產生而導致閘門、閘墩等水工結構發生強烈流激振動現象而導致破壞，減輕下游水工建筑物或水力機械因漩渦攜帶空氣而引起的空化空蝕現象，保證工程安全。

背景技術

在現有技術中，目前的消渦裝置研究多集中于電站、泄洪洞等的進水口，且進水口淹沒度較大、結構形式固定不變。在已經完成和正在進行的一些水利水電工程項目中，發現在不同的閘門開度下，變化水位情況下，在閘門前發現了或強或弱的漩渦。閘門前產生的吸氣漏斗漩渦會造成惡化閘孔進水口流態、減小閘孔進流量、影響泄流、發出巨大聲響、引發閘門振動和威脅水工建筑物的安全等嚴重危害。為了減小或避免有害漩渦的危害，確保水利工程安全運行并發揮最大效益，有必要對閘門前形成的漩渦進行消除。泄洪閘門前漩渦的消渦裝置研究多針對于某一具體工程。現有的消渦建筑物，大多用于淹沒度較大且結構形式固定不變的泄洪洞、電站等進水口。如消渦浮排，因不被固定，當閘前水位波動較大時，會撞擊閘門，進而對浮排本身和閘門造成破壞，引發維護、修繕問題；消渦架由于體型龐大，降低進水口的過流能力；消渦格柵固定于結構物之上，只能消除特定水位范圍的漩渦。這些消渦建筑布置在閘門前難度大，而且閘門前淹沒水深范圍變化大，固定于某一高程布置的消渦結構物很難保證消渦的有效水位范圍。平板閘門還有啟閉、不同開度時對下游流量的要求，此類消渦建筑物結構復雜、體型較大，易影響過流能力，所以并不適用于閘門前漩渦的消除。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種設計簡單、受力均勻、結構合理、可消除閘門前漩渦的新型平板閘門裝置。在保證消渦措施消去漩渦的同時，不影響閘前水流流態和過流能力。平板閘門迎水面上布置的曲線型隔柵在不同淹沒水深和不同閘門開度時都能發揮消渦功效。

為了達到上述目的，本發明技術方案：

一種可消除閘門前漩渦的新型平板閘門裝置，包括平板閘門1和曲線型隔柵2；所述的曲線型隔柵2，其高度與平板閘門1相同，兩個曲線型隔柵2豎向對稱固定在平板閘門1的迎水面上；曲線型隔柵2與平板閘門1的頂部和底部均齊平，兩個曲線型隔柵2與平板閘門1的兩側邊的距離相同，布置時曲線型隔柵2的曲線線型的旋轉方向與漩渦旋轉方向相反；

所述的曲線型隔柵2，其曲線形狀為一個周期的正弦曲線，周期為平板閘門1的高度，設曲線型隔柵2的寬度設為A，振幅為0.3A～0.8A；其中，振幅優選0.5A；曲線型隔柵2的寬度選擇范圍：所有漩渦中，距離平板閘門1最遠的漩渦，其中心距離平板閘門1的距離設為L，則A的取值范圍為0＜A≤0.5L，優選0.3L；曲線型隔柵2的中線距離相鄰閘墩側壁的距離與平板閘門1的寬度比值為0.114～0.171，優選0.143；曲線型隔柵2的厚度對消渦沒有影響，因此厚度可以根據具體結構來選取。

原理：閘前水流即漩渦外部切向流速撞擊用于消渦的曲線型隔柵2后，破壞了漩渦的環量，從而達到消除漩渦的效果；并且將曲線型隔柵2布置在漩渦區內，阻斷了來流回轉路線，減小了水面漩渦環量；同時縮小了漩渦的發展區域，破壞漩渦的結構，從而達到防渦、消渦的效果。

本發明的有益效果：

(1)結構簡單，成本低廉，安裝方便，易于檢修；