[發(fā)明專利]一種管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711192387.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107941457B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳軍;郭曉強(qiáng);王國(guó)榮;劉咸;宋志文;劉鎮(zhèn)嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明公開(kāi)了一種管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)試驗(yàn)裝置，它包括儲(chǔ)水槽（1）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（2）、實(shí)驗(yàn)水道（3）、水泵（4）和管束夾持臺(tái)（5），管束夾持臺(tái)（5）包括固設(shè)于實(shí)驗(yàn)水道（3）頂部的平臺(tái)（9），平臺(tái)（9）的中部固設(shè)有順次貫穿平臺(tái)（9）、實(shí)驗(yàn)水道（3）的中間立管（10）。本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)緊湊、任意改變管束的位置和排布方式、試驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單；利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，為分析管束因流致振動(dòng)而發(fā)生事故和事故原因提供分析依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

管束在橫向流的作用下會(huì)引起振動(dòng)，當(dāng)管束振動(dòng)頻率與立管的固有頻率接近時(shí)，立管會(huì)發(fā)生振動(dòng)幅度變大的共振現(xiàn)象，導(dǎo)致立管之間的碰撞和摩擦，這種磨損引發(fā)立管疲勞破壞，縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成立管的安全事故，介質(zhì)泄露造成環(huán)境污染。在充分了解單根立管在整個(gè)管束中的受力情況下，將對(duì)不同排布情況和不同位置的立管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)其實(shí)時(shí)受力和振動(dòng)數(shù)據(jù)，分析受力與振動(dòng)規(guī)律。現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置不能改變管束的位置、管束的排布方式以及不能采集不同流速時(shí)管束的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明能夠采集管束在橫向流作用下應(yīng)力應(yīng)變的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、任意改變管束的位置和排布方式、試驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單的管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)試驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)試驗(yàn)裝置，它包括儲(chǔ)水槽、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)水道、水泵和管束夾持臺(tái)，所述的水泵的吸水口與儲(chǔ)水槽連通，水泵的出水口與實(shí)驗(yàn)水道的左端部之間順次連接有調(diào)節(jié)閥I和流量計(jì)，所述的實(shí)驗(yàn)水道的右端部與儲(chǔ)水槽之間連接有調(diào)節(jié)閥II，所述的管束夾持臺(tái)設(shè)置于實(shí)驗(yàn)水道的頂部，管束夾持臺(tái)包括固設(shè)于實(shí)驗(yàn)水道頂部的平臺(tái)，平臺(tái)的中部固設(shè)有順次貫穿平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)水道的中間立管，平臺(tái)上開(kāi)設(shè)有連通實(shí)驗(yàn)水道的通槽A和通槽B，通槽A內(nèi)設(shè)置有兩根伸入于實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)的前立管，通槽B內(nèi)設(shè)置有兩根伸入于實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)的后立管，平臺(tái)頂部固定安裝有雙作用油缸A和雙作用油缸B，雙作用油缸A的兩輸出端分別固設(shè)于兩個(gè)所述的前立管上，雙作用油缸B的兩輸出端分別固設(shè)于兩個(gè)所述的后立管上；所述中間立管、前立管和后立管的前后側(cè)均粘貼有應(yīng)變片，應(yīng)變片與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接。

所述的裝置試驗(yàn)管束流固耦合動(dòng)力學(xué)振動(dòng)的方法，它包括以下步驟：

S1、卸下中間立管，將管束構(gòu)成順排方陣，只在前立管上安裝應(yīng)變片；打開(kāi)調(diào)節(jié)閥I和調(diào)節(jié)閥II，啟動(dòng)水泵，水泵將儲(chǔ)水槽內(nèi)的水順次經(jīng)調(diào)節(jié)閥I、流量計(jì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)，實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)的水沖擊管束，同時(shí)向后立管和前立管中通入水；當(dāng)流量計(jì)上讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集流量計(jì)的流量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)流量數(shù)據(jù)計(jì)算出水流速，同時(shí)采集應(yīng)變片的應(yīng)力數(shù)據(jù)；逐漸改變調(diào)節(jié)閥I的開(kāi)度，連續(xù)增大水流量，測(cè)定出前立管在順排方陣下及在不同水流流速下管束的振動(dòng)響應(yīng)；試驗(yàn)后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥I、調(diào)節(jié)閥II和水泵；

S2、將中間立管安裝復(fù)位，只在中間立管上安裝應(yīng)變片，控制雙作用油缸A和雙作用油缸B活塞桿的同時(shí)伸出，雙作用油缸A增大兩根前立管之間間距，雙作用油缸B增大兩根后立管之間間距，從而將管束調(diào)整為平行三角形方陣；打開(kāi)調(diào)節(jié)閥I和調(diào)節(jié)閥II，啟動(dòng)水泵，水泵將水泵入實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)，實(shí)驗(yàn)水道內(nèi)的水沖擊管束，同時(shí)向中間立管、前立管和后立管中通入水；當(dāng)流量計(jì)上讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集流量計(jì)的流量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)流量數(shù)據(jù)計(jì)算出水流速，同時(shí)采集應(yīng)變片的應(yīng)力數(shù)據(jù)；逐漸改變調(diào)節(jié)閥I的開(kāi)度，連續(xù)增大水流量，測(cè)定出中間立管在平行三角形方陣下及在不同水流流速下管束的振動(dòng)響應(yīng)；試驗(yàn)后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥I、調(diào)節(jié)閥II和水泵；