“山”形自闭式水封水密特性仿真计算与试验研究

为改善传统充压伸缩式水封机械加压方式所带来的闸门结构复杂和不耐久的问题，设计了一种利用水封在库水作用下自身的大变形主动完成封水的自闭式新型水封，从而取消机械加压，这种水封设计的关键是对各种工况下水封的变形进行准确预估。基于水封橡胶材料的非线性张量本构关系、几何大变形非线性特征、接触非线性特征、以某尖头“山”形水封为例，利用连续介质有限元计算方法对该种水封进行了自闭的仿真计算，并以室内试验加以验证。实践表明：“山”形橡胶水封能实现较好的自闭，且大大削减了闸门充压水封装置的建造成本、便利了工程维护、提高了耐久性，具有较大的应用价值。     

一种山形自闭式水封的有限元仿真设计

充压伸缩式水封的机械加压方式带来闸门结构复杂和不耐久的缺点,为克服这一缺点,设计了一种依靠水封自身大变形主动封水的山形自闭式水封。该山形水封设计的关键是在设计阶段对各种工况下水封的变形进行准确预计。基于水封橡胶材料的非线性张量本构关系、几何大变形的非线性特征、接触非线性特征、连续介质基本计算原理对某山形自闭式水封进行了仿真计算,论述了山形自闭式水封的封水原理、封水规律和封水有效水头。该山形自闭式水封的应用,可大大削减闸门充压水封装置的建造成本,便于工程维护,耐久性较好,具有较大的推广价值。