[发明专利]一种涡激振动抑制装置

说明书

本发明涉及一种涡激振动抑制装置，包括设置在需减振装置外的一层外壳，及所述外壳上设置有穿孔。本发明有利于抑制/削弱交替涡脱落从而解决浸没在流体中的钝体受到的涡激振动问题。

技术领域

本发明涉及钝体绕流领域，尤其涉及一种涡激振动抑制装置。

背景技术

当流体绕过钝体结构时，由于流体粘性等物理原因导致结构后部出现交替脱落的涡；这种涡运动导致结构受到交替变化的脉动横向作用力(称之为升力)，以及流体对结构施加的流向作用力，即结构受到阻力。结构受到阻力后会沿着流动方向发生位移，从而导致链接该柱体结构的端部建筑，如平台等，在一定范围内发生漂移；而结构受到的升力，则会因其方向性的交替变化引起结构振动(涡激振动)，在特殊情况下，主要是当来流绕过柱体后形成的涡脱落频率接近结构固有频率时，即共振，结构振荡幅值急剧增大，甚至会导致结构疲劳破坏，从而发生破裂或断裂等结构损坏，进而影响相应的生产活动甚至停产。因而如何削弱结构振荡幅值，或有效地降低结构受到的水动力载荷，削弱或者消除结构受到的涡激振动。

近几十年来设计并发展了多种用于减阻和降低涡激振动效果的装置，有关各种VIV抑制装置及其特点的综述性文献可以参看Kumar，Sohn&Gowda于2008年发表在“RecentPatents on Mechanical Eng.”的文章“Passive control of vortex-inducedvibrations:an overview”。这些装置中，有的如整流罩(fairing，美国专利No.7513209)，螺旋型侧板(helical strake)，以及扭曲柱体(美国专利No.6619887)。然而，这些装置在实际应用中都存在一定的局限性，如柱体扭曲等，对来流的方向性十分敏感；正如专利No.6619887中所指出的，扭曲柱适用于来流方向特定或者在多数情况下某一来流方向为主的情况下，否则需要将扭曲的柱体旋转至该来流方向，方可实现减阻减振的效果。而螺旋型侧板等裹覆在柱体表面上的装置，虽然降低了涡激振动效果，却往往增大了受到的流体阻力；对于整流罩，虽然能起到很好的减阻减振效果，然而初始造价昂贵，且设计比较复杂。因此需要重新设计一种装置，既能够适应不同方向的来流，同时又能在一定程度上实现削弱结构受到的水动力载荷，且造价低廉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种涡激振动抑制装置，通过抑制/削弱交替涡脱落解决浸没在流体中的钝体(具有圆形截面)受到的涡激振动问题。

本发明提供的一种涡激振动抑制装置，包括设置在需减振装置外的一层外壳，所述外壳上设置有穿孔。

优选地，所述穿孔为多个圆形或多边形穿孔，在外壳上沿周向和轴向均匀设置或随机开设。

优选地，所述外壳的外形沿其轴向方向呈三角形或呈简谐波型变化，所述外壳的径向横截面为圆形。

优选地，所述外壳的外形的波陡度强度需要大于0.05。

优选地，所述外壳包括若干安装段，每个安装段包括轴对称的两部分，该两部分扣合安装为一个安装段。

优选地，所述相邻安装段之间通过扣合装置连接安装。

优选地，所述抑制罩装置还包括隔垫，所述隔垫设置在抑制罩装置与需减振装置之间的所述抑制罩装置安装处。

本发明的有益效果是：

(1)由于截面是圆形的，因此可以适应任何方向的自由来流；

(2)安装简便，只需要在管道下水时由工作船操作安装即可；

(3)生产规模化，由于立管尺寸的标准化，因此可以通过模具冲压的方式批量生产；

(4)减小结构受到的流体载荷，从而削弱了结构振荡和疲劳破坏的程度。

附图说明