圖1為流道出口拍門的幾何傾角及安裝示意圖,由此可推導拍門運動的通用方程[1]。依次求得水流沖力、運動阻力、附加阻力、浮重和動水壓力對拍門產生的力矩M1、MR、MD、Ms和MY[4],并按照動量矩定理,可得拍門的運動方程為:上述2個方程均可轉變?yōu)殛P于α的二階微分方程,從而求得拍門關閉時運動角速度表達式。求解方程(2)得拍門關閉時運動角速度的表達式,然后采用分段積分近似求解關閉歷時t,若t≤TB,則拍門在正流階段關閉,得閉門角速度ωm;若t>TB,則拍門在逆流階段關閉[2],求得正流結束時拍門的角度αB,并運用公式(3)求得拍門從αB至0的關閉歷時t′,通過試算,直至t′與TBC的比值和所設的***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。當有緩沖橡皮且布置在撞擊中心時,撞擊力的計算公式為:式中:N為拍門閉門撞擊力;PY為門外水壓力;R為運動阻力;m、n為PY、R的作用點距門鉸軸的距離與撞擊中心距門鉸軸的距離之比;
s為緩沖橡皮塊與拍門的接觸面積;E為像皮塊的彈性模量;l為橡皮塊厚度;Jp為計及附加阻力影響時拍門的轉動慣量;ωm為拍門閉門前角速度;LN為撞擊力作用點到鉸軸線的距離;MY、MR分別為水壓力、水流阻力對門鉸所造成的力矩。以上是不同安裝形式、淹沒狀態(tài)正逆流條件下拍門運動的通用方程。在拍門口徑一定、工況條件相同時,這些方程僅是圖1中傾角δ和γ的函數(shù)。