[發明專利]一種利用波浪起伏壓差排吸海水的抑振裝置及方法

有效

• 申請號: 201810422342.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108590540B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 朱紅鈞;唐濤;王珂楠;李國民;胡昊
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/01
• 分類號: E21B17/01;E21B17/10;F15D1/00
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1.一種利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置，由支架和海水抽吸系統兩部分構成，支架由上、下兩個固定模塊組成，一個固定模塊包括兩個半圓環形內套環(2)、兩個半圓環形外套環(3)和四根帶螺紋的內外套環連接桿(8)；內套環(2)通過螺栓連接固定在海洋立管(1)上；四根內外套環連接桿(8)在內套環(2)上周向均布排列，無螺紋一端焊接在內套環(2)上；外套環(3)表面在內外套環連接桿(8)軸線方向開有四個供內外套環連接桿(8)穿過的螺紋通孔(10)，內外套環連接桿(8)帶螺紋一端穿過外套環(3)上的螺紋通孔(10)后由螺母(12)連接固定；海水抽吸系統由八根沿海洋立管(1)周向均布的附屬圓管(4)組成；其特征在于：所述的外套環(3)周向均勻開設八個供附屬圓管(4)上、下兩個端部插銷(11)穿過的插孔(9)；附屬圓管(4)上、下兩端都設有端部插銷(11)，端部插銷(11)可穿過外套環(3)上的插孔(9)將附屬圓管(4)固定；附屬圓管(4)上部布置有海水排吸孔(5)，占整個附屬圓管(4)高度的3/4；沿附屬圓管(4)軸線方向布置有二十四組海水排吸孔(5)，四個在同一水平面上沿附屬圓管(4)周向均布的海水排吸孔(5)為一組，相鄰兩組的海水排吸孔(5)交錯分布；附屬圓管(4)下部為氣體腔室，占整個附屬圓管(4)高度的1/4；腔室內充滿可壓縮氣體，氣體腔室上部依次為圓盤形的活塞(7)和限位圓環(6)，限位圓環(6)固定在最下側海水排吸孔(5)的底部，限制活塞(7)向上運動的空間。

2.一種利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制方法，采用如權利要求1所述的利用波浪起伏壓差排吸海水的渦激振動抑制裝置；其特征在于：一方面，波浪起伏直接引起海面水位的升降，進而導致作用于附屬圓管(4)內活塞(7)上的靜液柱壓力發生變化；當海面水位上升Δh時，由于活塞(7)與海面水位的高差增加，作用在活塞(7)上的靜液柱壓力大于氣體腔室內的壓力，導致氣體腔室內的氣體被壓縮，活塞(7)下行，海水通過海水排吸孔(5)進入附屬圓管(4)內部，使得海洋立管(1)繞流流體的流量發生了空間上的重新分配；同時，海水排吸孔(5)附近的海水流向發生了改變，干擾了海洋立管(1)繞流邊界層的發展；當海面水位下降Δh時，由于活塞(7)與海面水位的高差減小，作用在活塞(7)上的靜液柱壓力小于氣體腔室內的壓力，導致氣體腔室內的氣體膨脹，活塞(7)上行，附屬圓管(4)內部的海水通過海水排吸孔(5)排出，從海水排吸孔(5)排出的海水構成了局部射流，不僅給海洋立管(1)的繞流邊界層注入了動量，還對繞流流體的流量進行了空間上的再次調配，從而抑制了繞流旋渦的形成；另一方面，八根附屬圓管(4)環繞海洋立管(1)四周，干擾了海洋立管(1)的繞流流場，同時附屬圓管(4)自身也產生了繞流邊界層，在每根附屬圓管(4)表面均存在小的旋渦脫落，對海洋立管(1)的繞流邊界層分離和旋渦脫落產生了干擾；因此，波浪起伏引起海水不斷的從附屬圓管(4)吸入和排出，在繞流流量和動量不斷調整以及附屬圓管(4)干擾流場的共同作用下，海洋立管(1)的邊界層分離和旋渦脫落受到了干擾，進而抑制了渦激振動。