[发明专利]垂直均匀来流海洋立管涡激‑参激耦合振动试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的试验装置，具体地说，涉及的是一种垂直均匀来流海洋立管涡激-参激耦合振动试验装置

背景技术

海洋立管大多用于输送石油、天然气等易燃、易爆物品,其疲劳寿命是一个至关重要的问题,因为一旦发生破坏,将会引发严重的环境污染和次生灾害,给国计民生带来重大损失。当海流经过立管时，在立管下游产生尾流和漩涡，周期发放的漩涡促使立管产生垂直于流向的涡激升力，引起立管的涡激振动，涡激振动是立管发生破坏的关键因素之一。

海洋立管顶端一般与浮式平台连接。平台随着波浪发生升沉运动，给立管顶端一个位移时程响应，引起立管轴向力随浮体运动而发生周期性变化，从而导致立管在水平方向上发生参激振动。参激振动可以引起立管平衡位置的不稳定性，加剧立管振动和疲劳破坏。

试验研究是涡激振动研究一个基础手段，可用于揭示涡激振动的发生机制、振动特性、验证并修正涡激振动预报方法等。关于细长立管涡激振动试验研究，可分为两类：一类是在天然水域进行的细长柔性立管涡激振动试验。这类试验中的立管模型一般较长，长细比最接近实际，试验流速靠船或其他装置拖动而形成。但这类试验立管模型两端的边界条件并不理想，立管外形成的相对流场受地点、海况和船只等设施的操纵水平等因素影响很大，试验的费用较高。另一类是在人工水池中进行的试验。获得的试验数据可为涡激振动预报模型作基准，相比于天然水池中进行的试验，人工水池试验的优点在于：流场易于控制、质量好，立管的边界条件容易设计，可对多种涡激振动影响因素进行试验观测。现阶段，在人工水池内开展的模型试验已被广泛应用到海洋立管涡激振动问题研究。

海洋立管的涡激振动与参激振动一般同时发生，并且相互之间存在耦合作用。经过对现有技术的检索调研发现：海洋立管涡激-参激耦合振动发生机制以及振动特性研究仍存在诸多未知。主要原因是缺乏必要的试验测量装置，特别是无法实现涡激振动与参数振动耦合作用同时观测，并很好的控制涡激振动与参数振动的发生条件。

发明内容

本发明针对垂直均匀来流条件变轴向力立管涡激-参激耦合振动试验研究存在的难点和不足，提供了研究垂直均匀来流条件，变轴向力立管涡激-参激耦合试验装置，能够模拟垂直均匀的来流，对简谐变化轴向力海洋立管开展试验研究，探究其振动特性及有效抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。