圖1為流道出口拍門(mén)的幾何傾角及安裝示意圖,由此可推導(dǎo)拍門(mén)運(yùn)動(dòng)的通用方程[1]。依次求得水流沖力、運(yùn)動(dòng)阻力、附加阻力、浮重和動(dòng)水壓力對(duì)拍門(mén)產(chǎn)生的力矩M1、MR、MD、Ms和MY[4],并按照動(dòng)量矩定理,可得拍門(mén)的運(yùn)動(dòng)方程為:上述2個(gè)方程均可轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)于α的二階微分方程,從而求得拍門(mén)關(guān)閉時(shí)運(yùn)動(dòng)角速度表達(dá)式。求解方程(2)得拍門(mén)關(guān)閉時(shí)運(yùn)動(dòng)角速度的表達(dá)式,然后采用分段積分近似求解關(guān)閉歷時(shí)t,若t≤TB,則拍門(mén)在正流階段關(guān)閉,得閉門(mén)角速度ωm;若t>TB,則拍門(mén)在逆流階段關(guān)閉[2],求得正流結(jié)束時(shí)拍門(mén)的角度αB,并運(yùn)用公式(3)求得拍門(mén)從αB至0的關(guān)閉歷時(shí)t′,通過(guò)試算,直至t′與TBC的比值和所設(shè)的***終作用水頭與可能作用水頭比值相同[4],得出***終的角速度ωm。當(dāng)有緩沖橡皮且布置在撞擊中心時(shí),撞擊力的計(jì)算公式為:式中:N為拍門(mén)閉門(mén)撞擊力;PY為門(mén)外水壓力;R為運(yùn)動(dòng)阻力;m、n為PY、R的作用點(diǎn)距門(mén)鉸軸的距離與撞擊中心距門(mén)鉸軸的距離之比;
s為緩沖橡皮塊與拍門(mén)的接觸面積;E為像皮塊的彈性模量;l為橡皮塊厚度;Jp為計(jì)及附加阻力影響時(shí)拍門(mén)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ωm為拍門(mén)閉門(mén)前角速度;LN為撞擊力作用點(diǎn)到鉸軸線(xiàn)的距離;MY、MR分別為水壓力、水流阻力對(duì)門(mén)鉸所造成的力矩。以上是不同安裝形式、淹沒(méi)狀態(tài)正逆流條件下拍門(mén)運(yùn)動(dòng)的通用方程。在拍門(mén)口徑一定、工況條件相同時(shí),這些方程僅是圖1中傾角δ和γ的函數(shù)。