[发明专利]用于高过栅流速的拦污栅结构及其设计方法

权利要求书

1.用于高过栅流速的拦污栅结构，包括栅框结构(1)和栅排结构(2)，所述栅框结构(1)包括主梁(11)、边梁(12)和纵向连接系(13)，所述栅排结构(2)包括栅条(21)及栅条连接系(22)；其特征在于：所述的主梁(11)和所述的栅条连接系(22)沿上游侧至下游侧呈向下倾斜的设置。

2.如权利要求1所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述的主梁(11)和所述的栅条连接系(22)的倾斜方向与过栅的水流方向一致。

3.如权利要求1所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述拦污栅栅条(21)为流线型结构，且拦污栅栅条(21)的上游侧和下游侧均设置为圆弧倒角结构。

4.如权利要求1所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述栅条连接系(22)为流线型结构，且栅条连接系(22)的上游侧和下游侧均设置为圆弧倒角结构。

5.如权利要求1所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述主梁(11)为由上腹板(111)、下腹板(112)、前翼缘(113)和后翼缘(114)组成的呈上游大、下游小的鱼腹型结构，并且主梁(11)的前翼缘(113)和后翼缘(114)均设置为圆弧形过渡结构。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述栅条连接系(22)与边梁(12)焊接连接。

7.如权利要求1至5中任意一项所述的用于高过栅流速的拦污栅结构，其特征在于：所述栅条连接系(22)与纵向连接系(13)焊接连接。

8.如权利要求1至5中任意一项所述的用于高过栅流速的拦污栅结构的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、根据水工型体结构建立机组单元结构的流道三维模型，并采用多相流VOF模型进行流道流场有限元分析，根据分析结果获得拦污栅结构对应位置处的流道的流速和流向；

步骤二、根据步骤一中获得的流道的流向，作为拦污栅结构中主梁(11)及栅条连接系(22)的倾斜角度参数，根据步骤一中获得的流道的流速进行栅条(21)的初步设计，并进一步建立拦污栅结构的三维模型；

步骤三、将步骤二中建立的拦污栅结构的三维模型加载入步骤一中流道三维模型，进行“拦污栅结构+流道”的组合流场有限元分析，获得理论过栅流速，然后按照“《水电工程钢闸门设计规范》(NB 35055-2015)”进行拦污栅结构强度及振动验算，若验算结果不满足规范要求，则返回步骤二中修订拦污栅结构的三维模型，直至满足设计规范的要求；

步骤四、将步骤三中确立的拦污栅结构的三维模型加载入步骤一中流道三维模型，进行拦污栅结构的动态特性有限元分析，验证拦污栅结构的固有振动频率是否在水流涡振频率的0.65～1.18倍范围以外，若拦污栅结构的固有振动频率在水流涡振频率的0.65～1.18倍范围内，则返回步骤二中修订拦污栅结构的三维模型，直至满足拦污栅结构的固有振动频率在水流涡振频率的0.65～1.18倍范围以外的要求；

其中，上述步骤三和步骤四中修订拦污栅结构的三维模型包括如下至少一种修订方案：

A、对栅条连接系(22)的高度尺寸的修订；

B、栅条连接系(22)与边梁(12)焊接与否的修订；

C、栅条连接系(22)与纵向连接系(13)焊接与否的修订。

9.如权利要求8所述的用于高过栅流速的拦污栅结构的设计方法，其特征在于：在对栅条连接系(22)的高度尺寸的修订过程中采取每间隔50mm的方式进行逐级修订。