水工弧形闸门是水利枢纽中经常使用的挡水结构物,弧形闸门结构的稳定性与整个水利工程的安全密切相关。弧形闸门结构复杂,服役条件变化较大,尤其是受水流条件的影响不可忽视。目前,针对弧形闸门流激动力响应及减振控制理论尚需要开展进一步研究。本文利用ANSYS有限元仿真软件建立全尺寸弧形闸门模型结构,通过建立不考虑水流条件、考虑附加质量、考虑流固耦合等工况,对弧形闸门的动力特性进行了仿真模拟试验,同时利用Fluent计算模块进行动力响应和流激振动仿真模拟试验,通过分析模拟试验结果,得到弧形闸门在流激动力作用下的动力响应变化情况。在此基础上,提出MSMA-压电复合减振装置的设计方法,对设置了MSMA-压电复合减振装置的弧形闸门有限元计算模型结构进行减振仿真试验,验证了MSMA-压电复合减振装置设计的合理性及可行性,为弧形闸门流激动力响应减振提供理论支撑。主要研究内容与成果包括以下几部分。第一部分,研究弧形闸门在不同工况下的振动特性。利用有限元软件进行了不考虑水流、考虑附加质量、考虑流固耦合等三种不同工况的仿真模拟,对比分析弧形闸门结构的固有频率和主要振型,判断弧形闸门在流激作用下是否存在共振的可能性,为进行流激动力响应计算及分析提供参考。第二部分,流激动力响应模拟计算及分析。以引汉济渭工程水利枢纽中使用的弧形闸门为研究对象,利用有限元软件建立弧形闸门结构模型和水流域模型,通过瞬态动力学和Fluent模块进行流激作用和动力响应计算,分析弧形闸门在流激动力作用下的响应特性,探讨弧形闸门结构的位移响应和加速度响应时程曲线变化与水流条件的关系。第三部分,弧形闸门流激振动减振装置设计。基于新型智能材料MSMA和压电材料特殊的物理力学性能,提出MSMA-压电复合减振装置的设计方法,利用有限元软件程序模拟MSMA-压电复合减振装置对流激振动响应的抑制效果。研究弧形闸门有限元模型结构自振特性,揭示弧形闸门结构与流激振动存在低阶共振的可能性,探明弧形闸门在流激作用下的位移响应和加速度响应特征,设计MSMA-压电复合减振装置,验证MSMA-压电复合减振装置对弧形闸门结构流激振动的减振效果。