[发明专利]一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法

说明书

本发明涉及一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，属于水下涡激振荡抑制领域；在水下建立驻留系统；包括水下系留体、悬索、卷扬机构、加速度传感器、控制器和锚块；采用卷扬机构调节悬索长度，通过水下系留体加速度信号的傅里叶分析获得其运动的频域特征，通过固有频率计算对水动力导致的振动信号进行解耦，得到水流速度，使用推导得出的涡激振荡抑制区间调节系统固有频率，达到抑制涡激振荡的目的。

技术领域

本发明属于水下涡激振荡抑制领域，涉及一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法。

背景技术

涡激振荡是一种广泛存在的流体振荡现象，会使得结构产生周期性振荡影响其寿命，严重时会使得结构发生破坏。目前针对桥梁或高层建筑的涡激振荡抑制措施已较为完善，但由于对海洋领域重视的升级，提出了针对水下系留体涡激振荡抑制的新需求。由于水下系留体对其水动力外形有较为严苛的要求，以往改变特征结构的方法不适用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，采用悬索收放机构调节悬索长度，改变水下驻留系统固有频率达到抑制涡激振荡的目的。

本发明解决技术的方案是：

一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，包括如下步骤：

步骤一、在水下建立驻留系统；包括水下系留体、悬索、卷扬机构、加速度传感器、控制器和锚块；

步骤二、计算驻留系统的水下固有频率f₀；

步骤三、测量获得驻留系统的2个主要振动频率和对应幅值，从2个主要振动频率中去除步骤二计算的驻留系统的水下固有频率f₀，剩下的即为驻留系统由水流激励产生的频率f及对应幅值；

步骤四、计算水流速度u；

步骤五、计算驻留系统涡激振荡的抑制条件；

步骤六、将驻留系统的水下固有频率f₀与抑制条件进行对比，当固有频率f₀满足抑制条件时，结束；当固有频率f₀不满足抑制条件时，进入步骤七；

步骤七、判断卷扬机构释放悬索的最长长度是否满足大于等于式中，m为水下系留体、卷扬机构、加速度传感器、和控制器的总质量；当满足进入步骤八；当不满足，进入步骤九；

步骤八、通过卷扬机构释放悬索，直至悬索释放至最大；筛选出振幅最小值所对应的悬索长度，将悬索调整至该长度，调整结束；

步骤九、判断卷扬机构释放悬索的最长长度是否满足大于等于当满足，进入步骤十；当不满足进入步骤十一；

步骤十、通过卷扬机构收回悬索，直至悬索收回至最短；筛选出振幅最小值所对应的悬索长度，将悬索调整至该长度，调整结束；

步骤十一、通过卷扬机构收回悬索，直至悬索收回至最短；再通过卷扬机构释放悬索，直至悬索释放至最大；筛选出振幅最小值所对应的悬索长度，将悬索调整至该长度，调整结束。

在上述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，所述步骤一中，驻留系统的建立方法为：锚块水平放置，水下系留体设置在锚块上方；水下系留体的侧壁设置有卷扬机构；悬索的一端缠绕在卷扬机构上，悬索的另一端与锚块固连；加速度传感器设置在水下系留体内部；实现采集水下系留体的运动信息；控制器设置在水下系留体底部，实现控制卷扬机构释放和收回悬索；锚块与水底部固连。

在上述的一种改变水下驻留系统固有频率抑制涡激振荡的方法，所述步骤二中，驻留系统的水下固有频率f₀计算方法为：

式中，L为悬索的初始长度；L为10-20m；