[發(fā)明專利]一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811014265.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN109211517A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛良杰;賈杜平;莫麗;張洪;劉清友;周守為
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發(fā)明涉及一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括氮?dú)鈿馄浚?），氮?dú)鉁p壓閥（2），流量計(jì)（3），連接管線（4），連接管接頭（5），機(jī)械流速儀（6），聲學(xué)多普勒流速剖面儀（7），微型壓力傳感器（8），撓性接頭（9），隔水管柱（10），應(yīng)變花（11），激光測(cè)速傳感器（12），測(cè)試管柱（13），固定板（14），管柱支架（15），海洋波流同造實(shí)驗(yàn)水槽（16），數(shù)據(jù)采集電纜（17），顯示器（18）；所述海洋波流同造實(shí)驗(yàn)水槽（16）制造與海洋環(huán)境相似的波，氣流由氮?dú)鈿馄浚?）產(chǎn)生，經(jīng)過氮?dú)鉁p壓閥（2）減小到所需要的壓力后氣體輸送到流量計(jì)（3）和連接管線（4）中，最后通入到測(cè)試管柱（13）中，具有一定流速的氣流經(jīng)過測(cè)試管柱（13）時(shí)將會(huì)引起管自身的劇烈振動(dòng)，甚至產(chǎn)生變形，測(cè)試管柱（13）外壁粘貼有一定數(shù)量的應(yīng)變花（11），應(yīng)變花（11）能夠采集到測(cè)試管柱（13）變形數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集電纜（17）顯示在顯示器（18）上面，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出振幅、頻率等，以便對(duì)測(cè)試管柱（13）進(jìn)行深入研究。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：測(cè)試管柱（13）外壁粘貼有應(yīng)變花（11），可以準(zhǔn)確得到測(cè)試管柱（13）在徑向和軸向方向的微觀變形量，進(jìn)而得到振幅、頻率等數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：在海洋波流同造實(shí)驗(yàn)水槽（16）外面平行于測(cè)試管柱（13）軸向方向安裝有激光測(cè)速傳感器（12），可以測(cè)量測(cè)試管柱（13）的變形，記錄它的變形特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：在測(cè)試管柱（13）下端安裝有微型壓力傳感器（8），以便可以采集軸向力的數(shù)據(jù)及力大小變化。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：通過氮?dú)鉁p壓閥（2）可以調(diào)節(jié)從氮?dú)鈿馄浚?）放出氣體的壓力，壓力調(diào)節(jié)為無級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍廣泛精確，其次氮?dú)鈿馄浚?）也可以調(diào)節(jié)氣體的氣量，可以實(shí)現(xiàn)多種工況。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：海洋波流同造實(shí)驗(yàn)水槽（16）能夠通過配套的軟件控制產(chǎn)生規(guī)則波（線性波）和不規(guī)則波（斯托克斯二階波、三階波、五階波、橢圓余弦波、孤立波等），用來模擬多種海洋環(huán)境情況，還原真實(shí)的工況。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：隔水管柱（10）上下端使用撓性接頭（9）連接，還原真實(shí)隔水管的連接工況。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述一種深水測(cè)試管柱動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)裝置的具體使用過程包括以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：

S1、安裝通氣裝置：選擇合適量程的氮?dú)鉁p壓閥（2）、流量計(jì)（3），將氮?dú)鈿馄浚?）、氮?dú)鉁p壓閥（2）、流量計(jì)（3）依次連接，連接處均使用標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接；

S2、安裝應(yīng)變花（11）：在測(cè)試管柱（13）上粘貼六組應(yīng)變花（11），每一組相隔同樣的長(zhǎng)度，并且每一層貼上兩個(gè)應(yīng)變花（11）；

S3、安裝并固定隔水管柱（10）、測(cè)試管柱（13）：使用固定板（14）將測(cè)試管柱（13）固定在隔水管柱（10）內(nèi)，然后使用撓性接頭（9）將隔水管柱（10）夾在管柱支架（15）上，下端也使用撓性接頭（9）連接；

S4、安裝收集數(shù)據(jù)裝置：將激光測(cè)速傳感器（12）安裝在海洋波流同造實(shí)驗(yàn)水槽（16）外面合適位置，以便可以采集到測(cè)試管柱（13）的變形，然后將激光測(cè)速傳感器（12）和顯示器（18）、應(yīng)變花（11）和顯示器（18）用數(shù)據(jù)采集電纜（17）連接，收集數(shù)據(jù)；

S5、檢查整套裝置，無錯(cuò)誤就開機(jī)調(diào)試，使裝置能夠正常的工作；

S6、啟動(dòng)顯示器（18）進(jìn)行初始狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集，待采集到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，打開氮?dú)鈿馄浚?）的閥門，調(diào)節(jié)氮?dú)鉁p壓閥（2）的調(diào)節(jié)閥改變氣壓，待流速穩(wěn)定后，收集應(yīng)變花（11）及激光測(cè)速傳感器（12）傳給顯示器（18）的數(shù)據(jù)；

S7、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：通過應(yīng)變花（11）得到的數(shù)據(jù)，可以通過模態(tài)分析法得到各個(gè)點(diǎn)的位移、振幅、頻率等，最后得到測(cè)試管柱（13）的精確變形，同時(shí)也可以通過激光測(cè)速傳感器（12）采集各時(shí)刻的變形圖像，進(jìn)而分析波型以及氣量對(duì)測(cè)試管柱(13)變形的影響。