[发明专利]一种流体阻尼发生板和流体阻尼发生装置

说明书

本发明公开了一种流体阻尼发生板和流体阻尼发生装置，包括板状结构，板状结构的边缘设为分形模式，且其边缘外形轮廓线整体或局部呈连续的分形曲线，利用流体在板状结构边缘流动发生流动分离产生阻尼，分形模式的边缘形状能够保证整个板状结构的保持有限的面积时，实现其边缘轮廓最大化，进而可以提升结构的阻尼效应；同样的，分形模式的边缘形状也能够在保证整个板状结构阻尼效应一定时，使其面积最小化，节省材料并且减小局部结构的阻尼力矩，减小结构载荷，提高结构的疲劳寿命。

技术领域

本发明为一种流体阻尼发生板和流体阻尼发生装置，涉及流体阻尼发生装置，尤其涉及海上结构物的流体阻尼发生装置。

背景技术

使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，称之为阻尼，而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，称为阻尼器，即阻尼装置，可以快速衰减由于受到冲击而产生的振动，流体阻尼装置是通过流体阻尼发生装置在流体中运动，从而产生粘性阻尼，有效地实现减振作用，理想的阻尼器有油阻尼器，常用油类有硅油、蓖麻油、机械油、柴油、机油、变压器油，其中流体阻尼发生装置形式可做成板式、活塞式、方锥体、圆锥体等。

线性分形又称为自相似分形，自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。它表征分形在通常的几何变换下具有不变性，分形形体中的自相似性可以是完全相同，也可以是统计意义上的相似。标准的自相似分形是数学上的抽象，迭代生成无限精细的结构，根据自相似性的程度，分形可以分为有规分形和无规分形，有规分形是指具体有严格的自相似性，即可以通过简单的数学模型来描述其相似性的分形，比如三分康托集、科赫曲线(Koch snowflake)、谢尔宾斯基地毯(Sierpinski carpet)等；这种有规分形只是少数，绝大部分分形是统计意义上的无规分形，比如曲折连绵的海岸线，漂浮的云朵等。

我国在近海和浅海的石油开采已有40年的历史，由于开采量的逐步增大，油气资源已日渐枯竭，同时随着工业的快速发展，对油气资源的需求也越来越多，为迎接深水钻井和采油的挑战，先后发展了几大类适合于深水作业的浮式结构物：FPSO、半潜式平台、张力腿平台和Spar等等，深水浮式平台是目前深水海洋油气开发的主要装备，但是目前海洋浮式结构物对垂荡运动性能要求很高，需要在海洋浮式结构物上设置流体阻尼发生装置以提高整体的垂荡运动性能。常见的用于抑制垂向运动的流体阻尼发生装置有垂荡板，现有技术中垂荡板大部分都是矩形或圆形等具有规则边缘的形状，为了增加垂荡板的阻尼效应，通常方法是需要加大垂荡板的尺寸，即增大垂荡板的面积，这会导致局部结构应力增加，疲劳寿命减少，此外，传统的垂荡板需设置在较大深度处才能起到良好的控制垂荡运动效果；如何优化海洋浮式结构物中流体阻尼发生装置使其阻尼效应更大，是目前世界海洋石油工程领域需要突破的关键技术之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种流体阻尼发生板和流体阻尼发生装置，能够实现在流体阻尼发生板的面积一定时，产生更大的阻尼效应。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种流体阻尼发生板，包括板状结构，所述板状结构的边缘设为分形模式，所述分形模式包括在几何形状上的自相似迭代，所述板状结构的边缘外形轮廓整体或局部呈连续的分形曲线。

具体而言，是所述板状结构的俯视图的平面图形的轮廓线整体或者局部呈连续的分形曲线。

进一步改进在于：所述分形模式为有规分形。

进一步改进在于：所述自相似迭代为基于科赫分形模式的自相似迭代。

进一步改进在于：所述自相似迭代的几何形状为三角形。

进一步改进在于：所述自相似迭代的次数为三次。

进一步改进在于：所述板状结构的平面形状为环形、圆形或多边形。

进一步改进在于：所述板状结构为实心板或内部构造有空腔的扁平箱体。