[发明专利]水平强迫振荡状态下的深海细长立管的动力响应测试装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体地涉及一种水平强迫振荡状态下的深海细长立管的动力响应测试装置。

背景技术

在风浪流的作用下，海洋浮式结构物将带动悬链线立管在水中作周期性往复运动，从而在立管运动方向上产生相对振荡来流，这种振荡来流将激励立管悬垂段发生“间歇性”的涡激振动。近几年来，随着深海石油系统的开发，工程上开始大量采用悬链式立管。深水环境中的立管可视为细长柔性结构，此时小变形理论不再适用，这使得立管的涡激振动问题更加突出，因此对于细长柔性立管顶部平台作用下的整体涡激振动响应特性的分析是其能否应用于工程实践的关键所在。

以往预报细长海洋结构物的涡激振动危害最常用的方法是数值计算SHEAR7、VIVA、VIVANA，这种通过理论公式来预测荷载和响应的方法至今仍具有很大的不确定性。目前为止，对柔性管涡激振动现象的研究最重要的方法之一就是模型试验方法。模型试验中观察到的现象更接近于自然界的真实情况。通过对现有技术的检索，立管模型试验一般在拖曳海洋工程深水池中进行，有的在环形水槽中进行，有的用拖船拖动立管进行涡激振动的测试。发表于“Appl ied Ocean Research(2013)”43刊中的论文“Experiments with a steel catenary riser model in a towing tank”(拖曳水池中的细长柔性立管模型实验),在拖曳水池中通过运行与立管相连接的车厢来模拟立管周围的稳定流场，在立管上安装微型加速度测量仪监测立管的状态。分析此种测试技术，发现其不足点在于：1、考虑到拖曳水池的深度，一般只能模拟小尺度管件的涡激振动，难以有效地进行实雷诺数下的涡激振动测试2、不易于布置立管周围的水下监控设备，在进行缓波型立管模型测试时不能调节立管的形状3、不能进行一定流速下的强迫振荡实验4、在实验中安装立管过程较复杂5、不能有效模拟海洋平台的运动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水平强迫振荡状态下的深海细长立管的动力响应测试装置，旨在提供一种水平强迫振荡状态下顶端可运动立管的涡激振动测试装置，能够模拟实际尺寸立管、海洋平台运动，且可以长时间置于海洋工程深水池中进行柔性立管模型的涡激振动测试装置。