[发明专利]并列柔性立管涡激振动响应测试装置

说明书

本发明提供了一种并列柔性立管涡激振动响应的测定装置，通过旋转螺栓实现对并列柔性立管间距离的调节；测定相关受力应变等动力响应参数的大小；任意改变双管所成平面相对于流场方向所成夹角的大小；充分利用深水实验池的条件模拟涡激振动的响应环境；通过移动整个装置使其与流体有相对运动来模拟均匀流场与振荡流场；通过每个柔性管末端连接的张紧器调节预张力的大小并在振动过程中起到缓冲作用；通过挡流板排除装置在运动过程中因流场改变对立管产生的影响。装置整体便于安装，采用模块化设计，双管间距与角度的调节相互独立，并且装置容易改进为多管振动试验装置，适应性能良好。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域的装置，具体地，涉及一种并列柔性立管涡激振动响应测试装置，尤其是涉及一种可于深水实验池模拟不同流场下并列柔性立管涡激振动响应，并测定涡激振动响应特性的装置。

背景技术

海洋平台下方的柔性立管是完成平台各项功能的重要组成部分，在洋流和海浪的作用下，柔性立管后方会产生交替泄涡使立管在垂直于流场方向上发生振动，称为涡激振动。多根柔性立管之间涡激振动产生的流场变化相互影响，使得立管间距在一定范围内时立管的相互影响作用会加剧涡激振动，严重时可使立管发生破坏，造成严重事故。因此研究双立管之间涡激振动响应情况对实际工程有十分重大的意义。

当下关于涡激振动的研究大多停留在单根管上，对于双根管的研究大多通过计算流体力学建立模型对实际状况进行模拟，或者通过实验测量。前者缺乏事实依据，模型的构建可能与实际情况有很大偏差；后者有以下缺点：立管大多用两根刚性圆柱代替，与实际情况不符；对于两管角度的研究也大多停留在水平垂直与45°位置，工况太少而且模型不能形象模拟实际情况；大多研究均匀流，而缺少模拟剪切流与振荡流等多种情况，因此当下关于双根管的涡激振动研究成果对实际工程上的意义十分有限。

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并列柔性立管涡激振动响应测试装置。

根据本发明提供的一种并列柔性立管涡激振动响应测试装置，包括整体支撑模块、角度调节模块、距离调节模块、张力调节模块、参数测定模块、流场模拟模块；

整体支撑模块与流场模拟模块相连，角度调节模块与距离调节模块分别连接于整体支撑模块的上下支撑板之间，张力调节模块连接距离调节模块，张力调节模块的尾部与角度调节模块啮合，参数测定模块的一端通过万向节与张力调节模块相连接，参数测定模块另一端与实验用柔性立管相连接。

优选地，所述整体支撑模块包括第一圆盘、第一螺栓、薄板组件、档流板；

第一圆盘设置在整体支撑模块的尾部，所述第一圆盘的一面通过螺钉与流场模拟模块相连，第一圆盘的另一面通过第一螺栓与档流板相连，且第一圆盘、第一螺栓与档流板共轴心；

薄板组件通过螺钉将第一圆盘与档流板相连，且薄板组件、第一圆盘、档流板三者相对静止，能够支撑装置。

优选地，所述第一螺栓的前部、后部设置为没有螺纹，第一螺栓的中部的前后分别设置方向相反的螺纹，分别记为正螺纹、反螺纹，第一螺栓的前部穿过档流板，第一螺栓能够绕轴心旋转。

优选地，角度调节模块包括第二圆盘、第一齿轮、第二齿轮；

第二圆盘套在第一螺栓的后部，且能够旋转，第二圆盘的周围设置有齿；

第一齿轮、第二齿轮分别通过连接件与第一圆盘相连，第一齿轮、第二齿轮相对于第一圆盘的圆心对称分布，且第一齿轮、第二齿轮、第一圆盘三者的圆心共直线，转动第二圆盘时，第一齿轮、第二齿轮同步转动。

优选地，距离调节模块包括套环组件、第一刚性杆组件；

套环组件中的第一套环套在正螺纹，套环组件中的第二套环套在反螺纹，且第一套环、第二套环与正螺纹、反螺纹的交界处的距离相等；