رفتار ارتعاشی دریچه های کشویی تخلیه کننده های تحتانی سدها در شرایط هیدرولیکی مختلف

موضوع مورد بررسی در این تحقیق مربوط به یکی از زیر شاخه های اندرکنش سیال- سازه یعنی ارتعاشات القا شده توسط سیال بر دریچه های تخلیه کننده های تحتانی سدها است. بر این اساس در مطالعه ی حاضر به شبیه سازی عددی سازه و سیال به روش اجزاء محدود پرداخته می شود. سازه ی دریچه در تکیه گاه ها توسط فنر و میراگر به صورت سه بعدی مدل می شود و ارتعاش هم در جهت افقی و هم در جهت قائم در نظر گرفته می شود. طبق بررسی ها ی انجام شده برای زوایای مختلف انتهای دریچه با افق، زاویه ی 45 درجه به عنوان زاویه-ی بهینه برای طراحی دریچه ها در جهت کاهش ارتعاشات دریچه ها بدست آمد. همچنین به بررسی ارتعاشات افقی دریچه در حالت یک درجه آزادی پرداخته شد. به دلیل این که فقط درجه ی آزادی در جهت x وجود دارد و درجه ی آزادی در جهت قائم بسته است، نسبت فرکانس در جهت افقی به قائم برابر 0 = fxo/fyo است. بر اساس پارامتر بدون بعد سرعت کاهش یافته، ارتعاشات دریچه ها در جهت افقی در سه بازه از سرعت کاهش یافته قرار می گیرد. اثر میزان بازشدگی دریچه بر ارتعاشات افقی دریچه های با زاویه ی 45 درجه که به عنوان زاویه ی بهینه به دست آمد، بررسی شد و با نتایج آزمایشگاهی ارتعاشات در جهت افقی برای دریچه های با زاویه ی 0 درجه مقایسه شد. نتایج نشان دهنده ی کاهش ارتعاشات در بازشدگی های مختلف است. هرچند حداکثر دامنه ی ارتعاش در یک نسبت بازشدگی به ضخامت اتفاق می افتد. ارتعاشات قائم دریچه ها در حالت یک درجه آزادی و با زاویه ی بهینه بررسی شد. در این حالت به دلیل آنکه درجه ی آزادی در جهت قائم آزاد است و در جهت افقی درجه ی آزادی بسته شده است، نسبت فرکانس ارتعاش جهت افقی به قائم ? = fxo/fyo است. در نسبت های مختلف بازشدگی به ضخامت برای سرعت های کاهش یافته ی بحرانی بین 2 و 5/3 نمودار حداکثر دامنه ی ارتعاشات در بازشدگی های مختلف برای زاویه ی 45 درجه سطح پایینی دریچه با استفاده از حل عددی محاسبه شد که با نتایج آزمایشگاهی برای زاویه ی 0 درجه تطابق خوبی داشت. در بخش انتهایی اثر ارتعاشات قائم بر ارتعاشات افقی برای نسبت فرکانس افقی به قائم برابر 89/2 بررسی شد. مکانیزم های مختلف تحریک و بازه ی موثر سرعت کاهش یافته برای هر مکانیزم بیان شد و تأثیر ارتعاش قائم بر دامنه ی ارتعاش افقی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده ی اثر ارتعاش قائم در افزایش دامنه ی ارتعاش افقی در سرعت های کاهش یافته ی پایین جریان است و در سرعت های کاهش یافته ی زیاد اثری در دامنه ی ارتعاشات افقی دیده نشد و پاسخ دریچه دقیقاً شبیه پاسخ دریچه با یک درجه آزادی در جهت افقی است.