随着我国水利水电事业的蓬勃发展,水工建筑物安全问题备受关注。闸门作为一种重要的水工建筑物,按照实际需要用来调节上下游水深和控制流量。弧形闸门因其启门力小、无门槽、过流流态好和操作运行方便等优点而受到广泛应用。弧形闸门在泄水时,闸门底缘部分起到关键作用,不当底缘体型影响闸门正常运行,而关于弧形闸门底缘型式的研究鲜见报道。因此本文通过模型试验、数值模拟和理论分析的方法,针对后倾角式(45°)、前后倾角式(前45°后30°)以及前倾角式(45°)三种底缘型式的弧形闸门的水力特性进行了研究,研究成果可为工程设计提供参考。本文主要研究成果如下:(1)基于物理模型试验与数值模拟计算,对比分析了在后倾角式、前后倾角式和前倾角式底缘型式影响下不同工况的过闸水流流态、水深和流速分布特性,得出在后倾角式、前后倾角式以及前倾角式闸门泄流时产生的尾流涡漩和对闸门的反向激励较小的闸门型式。其中,前倾角式底缘闸门在三种底缘型式中对水流的流态和流速最优。同时分析得出弧形闸门在不同工况下,过闸水流的流态、流速分布规律。(2)基于作用在弧形闸门上时均压强和脉动压强数值计算结果与试验实测对比分析,结果表明后倾角式底缘与前后倾角式底缘在闸前水深较低时水流的水力特性相似,后倾角式底缘闸门的闸门面板、底缘的脉动压强和时均压强较大;前后倾角底缘式闸门的闸门面板、底缘的脉动压强和时均压强比后倾角式小;而前倾角式底缘闸门的闸门面板、底缘的脉动压强和时均压强比前两者均小,而且前倾角式底缘闸门的闸下水流特性最为平稳。(3)经过一系列不同底缘型式的弧形闸门水力学试验,分析在底缘影响下弧形闸门运行过程中存在的问题,从中选取了有利于闸门稳定的、水力特性较好的型式,来提高闸门的稳定性。