[實用新型]一種深海大長細比懸鏈線立管渦激振動模型實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820434725.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN208076120U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙林;劉健;尹燕駒;孟煒皓;趙琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種深海大長細比懸鏈線立管渦激振動模型實驗裝置，其特征在于：包括一拖車、一支管架、一底部托盤、一限位器、一定滑輪、一鋼絲繩、一鋼板、一L型操作平臺、一實心鋼制管和一直角豎向板條組合、一可變張力系統(tǒng)、兩個萬向鉸以及多個加速度傳感器。拖車與支管架焊接，支管架與底部托盤通過螺栓連接，支管架頂端固接一L形操作平臺，其長邊中軸線位置固定一實心鋼制管和一直角豎向板條組合且遠支管架端固定一定滑輪；限位器安裝于底部托盤上，其中間靠下處設(shè)置限位孔；底部托盤遠直角邊中間位置安裝一萬向鉸并與定滑輪之間設(shè)置一懸鏈線立管模型；可變張力系統(tǒng)包括一拉力傳感器、一張緊器和一電動推拉桿。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種深海大長細比懸鏈線立管渦激振動模型實驗裝置，特別是關(guān)于一種深海大長細比抗彎剛度較小的懸鏈線立管模型的渦激振動實驗裝置。

背景技術(shù)

海洋立管是連接浮動平臺和水下鉆井系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。由于深水環(huán)境的復(fù)雜性和管道構(gòu)造的多樣性等因素的影響，在海流的作用下，圓柱結(jié)構(gòu)兩側(cè)會出現(xiàn)交替的漩渦脫落，產(chǎn)生周期變化的流體力，使立管產(chǎn)生振動，立管振動又反作用于流場，這種典型的流—固耦合現(xiàn)象稱為“渦激振動”。深水立管極易在渦激振動影響下造成損傷。為了減小渦激振動對柔性立管的損傷，首要任務(wù)便是深入了解各種水動力環(huán)境下柔性立管的渦激振動機理。開展大長細比懸鏈線立管模型的渦激振動物理模型實驗是現(xiàn)階段行之有效的手段之一，它能夠為數(shù)值模擬的準確性提供判定依據(jù)，形成粘性力、質(zhì)量比、阻尼比、軸向張力等準確性更高、覆蓋范圍更大的渦激振動力系數(shù)數(shù)據(jù)庫，為實際工程應(yīng)用分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

在過去的一百多年里渦激振動己經(jīng)得到世界各地學(xué)者的廣泛研究。關(guān)于柱狀體渦激振動的頻率鎖定、最大動力響應(yīng)、激發(fā)模態(tài)、尾流模式等現(xiàn)象在理論上已經(jīng)得到很好的解釋。對于細長柔性管的研究多數(shù)為對細長豎直柔性立管和剛懸鏈線(SCR)的研究。近些年來，Vandiver觀察到了在剪切來流下，大長細比立管不同位置處可能發(fā)生不同模態(tài)的鎖定現(xiàn)象。同時Vandiver提出，當(dāng)鎖定發(fā)生時，由于軸向張力的變化可能會導(dǎo)致一階模態(tài)變化到另一階模態(tài)。對于鋼懸鏈線立管，Larsen等對鋼懸鏈線立管的渦激振動進行了時域和頻域內(nèi)的分析。 Srinil等完善了處于海流中懸鏈線立管渦激振動研究的降階模型。對于以往開展的懸鏈線立管模型試驗，為了保持SCR的懸鏈線形態(tài)，不惜增大立管模型的抗彎剛度而忽視科學(xué)比尺定義的立管模型剛度，這樣對實驗的準確性造成巨大影響；目前國內(nèi)外的立管模型試驗中，鮮有既考慮波浪載荷有考慮流速載荷的渦激振動實驗研究，這與實際工程環(huán)境是背離的，本發(fā)明提供的“一種深海大長細比懸鏈線立管渦激振動模型實驗裝置”可有效解決此問題；另一方面，由于實驗所用較小的懸鏈線立管模型試驗中，立管會在流的作用下發(fā)生較大整體位移而無法保留懸鏈線姿態(tài)，懸鏈線觸地點的限位器不僅能保持立管懸鏈線姿態(tài)，而且它與立管的彈性連接設(shè)置可以有效模擬實際工況中泥沙對立管觸地管段的摩擦力和吸力。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本實用新型旨在提供一種牢靠穩(wěn)定的深海大長細比懸鏈線立管渦激振動模型實驗裝置。此實驗裝置能夠在實際物理模型試驗中真實有效模擬大長細比懸鏈線立管模型的渦激振動特性。