[发明专利]双向剪切及阶梯剪切流下并列双立管涡激振动测试装置

说明书

本发明提供了一种海洋工程技术领域的双向剪切流和双向阶梯剪切流下并列双立管的涡激振动测试装置，包括：并列双立管系统模块，测量分析模块，驱动模块，悬臂模块，底部支撑模块，挡流模块和滑槽模块。并列双立管系统模块固定在悬臂模块上，底部支撑模块，驱动模块，悬臂模块互相垂直连接。挡流模块通过支架固定在悬臂模块上，底部支撑模块通过高强度螺栓固定在水池钢制升降底上，滑槽模块通过螺栓固定在底部支撑模块上。通过驱动模块带动悬臂旋转。测量分析模块的各测量仪器分散布置于管件模型、悬臂模块之中。本发明便于拆装，复杂程度低，灵活性高，旨在模拟剪切流场下并列双立管的动力响应，并分析其响应特性。

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的装置，具体是一种海洋工程深水池中双向 剪切流和双向阶梯剪切流下并列双立管的涡激振动测试装置。

背景技术

深水立管是连接井口和钻井平台的重要部件。当波浪、海流流经立管时，在一定的流速下会产生涡旋脱落，使立管发生涡激振动，加快立管的疲劳破坏。而实际海洋立管 系统是由多个管道组成，并且在海中有多种布置形式，如前后排列，并肩排列，相互交 错排列等。当有外流通过时，立管会受到其他立管尾流的影响，我们称为立管的“干涉”。 由于干涉的存在，使得立管的动力特性、动力响应以及漩涡的脱落形式同单个立管相比 都会发生较大的变化。因此有必要大力开展此方面的研究工作。

国内外的学者对海洋立管涡激振动进行了大量的研究，但对立管的干涉这一现象研 究较少，而对剪切流下双管系统的干涉作用研究更是寥寥无几。目前研究立管干涉特性的常用方法有数值计算ABAQUS、OrcaFlex、ANSYS MFX，这种建立在半经验半理论公式 基础上的数值仿真方法，用于预报立管干涉响应特性仍具有很大的不确定性。相比而言， 对立管干涉响应特性现象的研究较可靠的方法就是模型试验方法。模型试验中观察到的 现象更接近于自然界的真实情况。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双向剪切流和双向阶梯剪切流下并列双立管的涡激振动测试装置。

根据本发明提供的一种双向剪切流和双向阶梯剪切流下并列双立管的涡激振动测 试装置，包括并列双立管系统模块、测量分析模块、驱动模块、悬臂模块、挡流模块、 底部支撑模块和滑槽模块；

并列双立管系统模块的两端分别固定在悬臂模块的两个悬臂末端，悬臂模块、驱动 模块、底部支撑模块依次呈竖直垂向连接；

底部支撑模块固定在水池升降底上，驱动模块驱动悬臂模块旋转，滑槽模块保持悬 臂模块旋转的稳定性；

挡流模块固定在悬臂模块上，测量分析模块能够测量并列双立管系统模块的涡激振 动。

优选地，并列双立管系统模块包括两个立管系统、连接板；

两个立管系统分别与连接板连接，形成并列双立管结构，所述并列双立管结构固定 在悬臂模块的两个悬臂末端。

优选地，驱动模块包括变速齿轮箱、电机、驱动轴、驱动齿轮；

变速齿轮箱的两端分别与电机、驱动轴相连接，驱动轴与驱动齿轮连接，变速齿轮箱、电机、驱动轴、驱动齿轮固定在底部支撑模块的内部空间内。

优选地，悬臂模块包括稳定支柱、悬臂，斜撑和套筒；

悬臂的中心处与底部支撑模块的上部相连接，悬臂的下部通过斜撑与稳定支柱连接， 稳定支柱与滑槽模块的环状凹形滑槽之间通过钢珠连接，所述钢珠在所述环状凹形滑槽 内做旋转运动，悬臂两端的两个末端与并列双立管系统模块相连，套筒套接在并列双立管系统模块的左部外侧，使得被套筒套住的部分不受流体载荷。

优选地，挡流模块包括底面挡流板、侧面挡流板；

底面挡流板固定在悬臂模块的水平悬臂段，侧面挡流板固定在悬臂模块的竖向悬臂 段。