[发明专利]倾角均匀来流条件深海张紧式立管束涡激振动的试验装置

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，涉及的是一种倾角均匀来流条件深海张紧式立管束涡激振动的试验装置。

背景技术

随着经济迅速发展，生产力的提高，能源消耗越来越大，我国由原来的石油出口国变为进口国。石油已成为制约我国经济发展的瓶颈，海洋石油开发是世界能源开发的重要领域。立管系统是深海石油开采系统中不可缺少的关键部分。立管连接了海底油气田和海上作业平台，使海上作业平台可以进行钻探、导液、导泥等工作。随着油气开采向深海进军，立管的作业水深也越来越大，在深水区域，波浪和海面船体运动对立管造成的损伤逐渐减弱，但海流成为了造成立管损伤的主要因素。海流的作用水深范围很大，当海流经过海洋立管时，立管后缘将产生交替的漩涡脱落，当漩涡脱落频率与立管自振频率相近时，立管的振动将迫使漩涡脱落频率固定在立管自振频率附近，从而发生“锁定”现象。另外海洋立管并不是单独作业，在实际的工程应用中，多根立管会组成立管束共同作业，因此探究多根立管涡激振动具有重要的理论和现实意义。

目前，学术界对涡激振动的研究更多关注结构轴向与来流垂直的情况，实际的海洋工程中，立管结构轴向与来流并不完全垂直，存在一定倾斜角度。针对这种复杂的情况，有学者提出倾斜柔性圆柱涡激振动的不相关原则，即假定倾斜柔性圆柱涡激振动与来流速度在结构轴向的垂直方向投影分量引起的垂直圆柱情况等价。然而，不相关原则的正确与否至今仍然存在争议。特别是针对立管束的情况，倾角均匀来流条件深海立管束涡激振动特性还不得而知。

研究倾角均匀来流条件下深海张紧式立管束涡激振动的最可靠和最有效的手段是模型试验。通过模型试验，可以比较全面的了解涡激振动主要特征，以及采用何种方式的抑制措施对来流的倾角条件下立管束涡激振动的抑制效果，为工程实际积累经验。

经过对现有的技术文献调研发现，国内外对于倾角均匀来流条件下深海张紧式立管束涡激振动试验研究非常少，主要原因是如何设计试验装置及如何实现多根立管的排布方式，本发明将以两根立管为例进行阐述。

发明内容

本发明针对倾角均匀来流条件带有抑制装置的深海张紧式立管束涡激振动试验研究存在的难点和不足，提供了研究倾角来流下立管束涡激振动或涡激振动抑制的试验装置，能够模拟有倾角的来流，对深海张紧式立管束开展试验研究，探究倾角来流条件深海立管束涡激振动发生机理及抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。