动水垂直力(门顶水压力、上托力、下吸力)是影响闸门启闭力的重要因素。目前主要由经验公式计算或模型试验确定,但经验公式中的一些参数难以准确确定,模型试验也存在着获得信息不全面、比尺效应、干扰流场、耗时费力等缺点。本文采用GMO刚体移动法、重整化群(Renormalization Group,RNG)k-ε方程紊流模型和VOF自由水面处理技术三者相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力和弧形闸门的动水垂直力力矩进行了数值模拟研究,分别研究了闸门在启闭过程中不同底缘倾角和不同启闭速率对动水垂直力以及动水垂直力力矩的影响,并分析了动水垂直力及力矩在闸门启闭过程中的变化曲线,研究成果对闸门的设计及确定启闭机的容量具有一定的参考价值。并结合积石峡水电站泄洪洞闸门的物理模型试验结果来验证本文所提出的数值模拟方法,计算结果与模型试验结果吻合良好,表明了该数值模拟方法是可靠的,具有较高的精度,利用该数值模拟方法得到如下结果:(1)分析了平面闸门在启闭过程中不同底缘倾角及不同启闭速度对动水垂直力的影响,计算结果表明,增大闸门底缘后倾角能减小闸门的启门力;减小闸门底缘前倾角能降低闸门的闭门力;增大闸门的开启速度能减下闸门的下吸力进而减小闸门的启门力;减小闸门的关闭速度能减小闸门的上托力进而减小闸门的闭门力。(2)对弧形闸门在启闭过程中的动水垂直力力矩进行了数值模拟分析,得出了动水垂直力矩随闸门开度的变化规律。计算结果表明,正弧形闸门底缘倾角越小,产生的下吸力峰值也就越小,有利于降低闸门的启门力;反弧形闸门的倾角越小,产生的上托力峰值越小,则减小了闸门的闭门力;减小闸门的启闭时间,可降低闸门的动水垂直力力矩;增大闸门的启闭时间,可以增加闸门的动水垂直力矩。