[發明專利]一種用于抑制圓柱形結構物渦激振動的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410397557.3
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104265193B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 顧繼俊;蘇立國;宋振華;段夢蘭;張玉
• 申請（專利權）人: 顧繼俊
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10;E02B17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，尤其涉及一種用于抑制海洋圓柱形結構物渦激振動的裝置及方法。

背景技術

隨著陸地能源資源的日益枯竭以及工程技術的進步，世界各地已經加大海洋資源的開發利用，海上發電、潮汐能、波浪能等能源正越來越多的被人們所重視，特別是海洋油氣的勘探與開發，已經走向了深海領域。在海洋能源開發利用的同時，越來越多的先進設備、結構被投入使用，而這些設備中很大一部分是圓柱形結構物(例如平臺結構、隔水管、立管)，這些結構、設備在海洋中承受風、浪、流等復雜海洋環境荷載的作用。當海流流經圓柱形結構物時，在一定流速下會產生漩渦周期性的脫落，使圓柱形結構物發生渦激振動，當漩渦脫落的頻率和圓柱形結構物的固有頻率接近時，會發生“鎖振”現象，使得圓柱形結構物的振動加劇。渦激振動會降低圓柱形結構物的疲勞壽命，使圓柱形結構物發生疲勞破壞。由于渦激振動對海洋圓柱形結構物具有巨大的破壞作用，所以目前越來越多的科研人員在重視和研究渦激振動問題。

為了抑制渦激振動問題，經過多年的研究，國內外學者提出了主動抑制和被動抑制兩種措施。主動抑制是通過在圓柱形結構物周圍流場提供外部能量來擾亂附近流場，破壞漩渦的生成與脫落來抑制渦激振動；被動抑制則是通過改變圓柱形結構物表面形狀來擾亂流場實現抑制渦激振動。與被動抑制相比，主動控制存在技術復雜、成本高、不易實現等缺點，所以被動抑制正逐漸成為渦激振動抑制問題的主要研究點。現有抑制裝置會對圓柱形結構物產生額外的重力負擔，無法適應任意來流方向的流體引起的圓柱形結構物渦激振動的抑制，且在抑制過程會產生過大的拖曳力，導致對圓柱形結構物造成過大的彎曲應力。

因此，針對以上不足，需要一種結構簡單、作用明顯、能夠適應任意方向來流、不會額外增加拖曳力以及避免對圓柱形結構物產生附加破壞影響的用于抑制圓柱形結構物渦激振動的裝置及方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是解決現有裝置在抑制海洋圓柱形結構物渦激振動時，無法適應任意方向的來流，在抑制過程產生額外的拖曳力，對圓柱形結構物產生附加破壞的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于抑制圓柱形結構物渦激振動的裝置，其特征在于，包括固定盤和多個螺旋列管，所述固定盤套設且固定于圓柱形結構物外，多個所述螺旋列管分別穿設于固定盤且沿所述圓柱形結構物的軸向螺旋設置，在所述螺旋列管與圓柱形結構物外壁之間具有用于使海流通過的間隙。

其中，所述固定盤的數量為多個，多個所述固定盤間隔固定于圓柱形結構物外。

其中，在所述固定盤上設有用于穿設所述螺旋列管的通孔或者卡槽。

其中，在所述固定盤與圓柱形結構物之間設有防滑圈，所述防滑圈為由彈性材料制成。

其中，所述固定盤包括套設于圓柱形結構物外的兩個半盤，兩個所述半盤之間通過緊固件固定連接。

其中，多個所述螺旋列管沿所述圓柱形結構物的軸向均勻地螺旋設置。

其中，所述螺旋列管的橫截面形狀為圓形或者半圓形或者橢圓形或者多邊形。

其中，所述圓柱形結構物為立管或者隔水管或者圓柱形平臺。

本發明還提供一種根據所述的裝置進行抑制圓柱形結構物渦激振動的方法，包括：

S1、在圓柱形結構物上安裝與其尺寸相應的固定盤和多個螺旋列管；

S2、螺旋列管首先接觸來自任意方向的海流，破壞海流的流場結構，使流場結構在圓柱形結構物的周圍無法形成旋渦；

S3、流場結構破壞后的海流通過螺旋列管與圓柱形結構物之間的間隙流出，減小海流對螺旋列管和圓柱形結構物的拖曳力。

該抑制圓柱形結構物渦激振動的方法還包括：

S4、在固定盤與圓柱形結構物之間設置防滑圈，通過防滑圈阻止多個螺旋列管自身振動時對圓柱形結構物的影響。

(三)有益效果