[發明專利]水平強迫振蕩狀態下的深海細長立管的動力響應測試裝置

有效

• 申請號: 201410692100.5
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104458171A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 馬磊鑫;蘇琳;林易;付世曉;石茜;歐紹武;蔡曦
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于海洋工程領域，具體地涉及一種水平強迫振蕩狀態下的深海細長立管的動力響應測試裝置。

背景技術

在風浪流的作用下，海洋浮式結構物將帶動懸鏈線立管在水中作周期性往復運動，從而在立管運動方向上產生相對振蕩來流，這種振蕩來流將激勵立管懸垂段發生“間歇性”的渦激振動。近幾年來，隨著深海石油系統的開發，工程上開始大量采用懸鏈式立管。深水環境中的立管可視為細長柔性結構，此時小變形理論不再適用，這使得立管的渦激振動問題更加突出，因此對于細長柔性立管頂部平臺作用下的整體渦激振動響應特性的分析是其能否應用于工程實踐的關鍵所在。

以往預報細長海洋結構物的渦激振動危害最常用的方法是數值計算SHEAR7、VIVA、VIVANA，這種通過理論公式來預測荷載和響應的方法至今仍具有很大的不確定性。目前為止，對柔性管渦激振動現象的研究最重要的方法之一就是模型試驗方法。模型試驗中觀察到的現象更接近于自然界的真實情況。通過對現有技術的檢索，立管模型試驗一般在拖曳海洋工程深水池中進行，有的在環形水槽中進行，有的用拖船拖動立管進行渦激振動的測試。發表于“Appl?ied?Ocean?Research(2013)”43刊中的論文“Experiments?with?a?steel?catenary?riser?model?in?a?towing?tank”(拖曳水池中的細長柔性立管模型實驗),在拖曳水池中通過運行與立管相連接的車廂來模擬立管周圍的穩定流場，在立管上安裝微型加速度測量儀監測立管的狀態。分析此種測試技術，發現其不足點在于：1、考慮到拖曳水池的深度，一般只能模擬小尺度管件的渦激振動，難以有效地進行實雷諾數下的渦激振動測試2、不易于布置立管周圍的水下監控設備，在進行緩波型立管模型測試時不能調節立管的形狀3、不能進行一定流速下的強迫振蕩實驗4、在實驗中安裝立管過程較復雜5、不能有效模擬海洋平臺的運動。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種水平強迫振蕩狀態下的深海細長立管的動力響應測試裝置，旨在提供一種水平強迫振蕩狀態下頂端可運動立管的渦激振動測試裝置，能夠模擬實際尺寸立管、海洋平臺運動，且可以長時間置于海洋工程深水池中進行柔性立管模型的渦激振動測試裝置。