[發明專利]一種剪切流下立管渦激振動測試裝置

有效

• 申請號: 202110356080.4
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113267303B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 鄧禹;梁旭;陳悅;王立忠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/00;G01M10/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳昌榀

本發明屬于海洋工程技術領域，具體涉及一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,包括安裝模塊、剪切流旋轉模塊及驅動控制模塊，所述安裝模塊用以與水池配合安裝，所述剪切流旋轉模塊用以對立管模型進行裝夾并能夠檢測立管模型的振動數據，所述驅動控制模塊配合安裝于安裝模塊，其用以驅動剪切流旋轉模塊進行旋轉。本發明可模擬大型尺寸立管的剪切流場，具有性能優越、復雜性低和拆卸方便等特點。

技術領域

本發明屬于海洋工程技術領域，具體涉及一種剪切流下立管渦激振動測試裝置。

背景技術

對于海洋工程領域中普遍采用的圓柱體結構，從流體的角度來分析，在一定的恒定流速下，都會在物體兩側交替地產生脫離結構物表面的旋渦。這種交替發放的瀉渦又會在柱體上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的，或者柔性管體允許發生彈性變形，那么脈動流體力將引發柱體(管體)的周期性振動，這種規律性的柱狀體振動反過來又會改變其尾流的瀉渦發放形態。這種流體一結構物相互作用的問題被稱作“渦激振動”。

隨著海洋油氣資源的開采逐漸向深海區域發展，海洋立管這類長徑比較大的柔性結構在復雜的海洋環境下會產生大變形，渦激振動的現象更加的明顯，

從而造成一系列的結構破壞和疲勞問題。由于海洋立管是大尺度構件，三維渦激振動問題的數值模擬會產生巨大的計算量和內存占用問題，這使得仿真技術效率低且可信度較差。而柔性立管的渦激振動測試試驗可以更好地模擬全尺寸的真實情況，保證結果的可靠性和準確性。

經過對現有技術的調查，如今的渦激振動測試裝置一般在室內的拖曳水池中進行，而為了制造剪切流場需要大型的旋轉平臺將立管斜置，且水池不能太淺，對設備和條件要求非常苛刻。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明提供一種剪切流下立管渦激振動測試裝置的技術方案。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于包括

安裝模塊，所述安裝模塊用以與水池配合安裝；

剪切流旋轉模塊，所述剪切流旋轉模塊用以對立管模型進行裝夾并能夠檢測立管模型的振動數據；以及

驅動控制模塊，所述驅動控制模塊配合安裝于安裝模塊，其用以驅動剪切流旋轉模塊進行旋轉。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述剪切流旋轉模塊包括安裝架和兩個配合安裝于安裝架兩端的三分力傳感器，兩個三分力傳感器之間能夠配合安裝立管模型。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述安裝架包括旋轉支撐臂、配合安裝于旋轉支撐臂兩端的旋轉結構臂和配合安裝于旋轉結構臂上端的支撐板，所述旋轉結構臂能夠在旋轉支撐臂上調整位置，所述三分力傳感器配合安裝于支撐板上。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述三分力傳感器配合安裝夾具組件，所述夾具組件包括內夾具、外約束體和夾緊螺栓，所述內夾具設有用以與立管模型插配的插孔，所述外約束體套設于內夾具外，所述夾緊螺栓與內夾具螺接配合并能夠頂緊立管模型。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述內夾具的插孔內設置伸縮折疊圈，所述插孔通過伸縮折疊圈與立管模型插配。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述殼體內配合安裝驅動電源、信號接收處理器和數據存儲器。

所述的一種剪切流下立管渦激振動測試裝置,其特征在于所述驅動控制模塊包括殼體及配合安裝于殼體上電機和傳動結構，所述電機用以驅動傳動結構工作，所述傳動結構用以帶動剪切流旋轉模塊旋轉。