[发明专利]模拟斜向均匀流下深海立管横向自激振动的试验装置

摘要

本发明公开了一种模拟斜向均匀流下深海立管横向自激振动的试验装置，该装置测量得到圆柱体的速度和受力，通过求解圆柱体运动方程，得到其在水流作用下的真实运动响应信号，再将此实际运动信号通过伺服电机施加到模型上使其运动，从而模拟了自激振荡运动。试验中通过水平滑动模块用于模拟斜向流，垂直滑动模块用于模拟垂直方向上的涡激振动。本发明设定参数模拟模型结构性能，取代了传统自激振荡装置中繁琐的试验操作，加快了试验进度，并为振动系统参数的选择提供了很大的自由度；真实模拟立管横向的涡激振动；模拟斜向流特殊工况；采用大尺度立管分段，减小尺度效应；采用端部假体装置，解决模型边界效应。

主权项

一种模拟斜向均匀流下深海立管横向自激振动的试验装置，设置在拖车上，其特征在于，包括：深海立管模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块、第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块、第二水平滑动模块和实时控制系统模块，所述深海立管模块两端分别与所述第一端部假体模块和第二端部假体模块连接；所述第一端部假体模块和第二端部假体模块分别与所述第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块连接，且所述第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块均与所述深海立管模块呈一定角度；所述第一水平滑动模块与所述第一垂直滑动模块连接，并固接至所述拖车底部一端，所述第二水平滑动模块与所述第二垂直滑动模块连接，并固接至所述拖车底部另一端；所述实时控制系统模块设置于所述拖车上，分别与所述第一端部假体模块、第二端部假体模块、第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块以及第二水平滑动模块连接，其进一步包括：RTOS系统、数据采集处理器、数值模拟运算器、运动控制器和显示器，其中：所述RTOS系统依次连接所述数据采集处理器、数值模拟运算器、运动控制器和显示器，用以负责所述数据采集处理器、数值模拟运算器、运动控制器和显示器之间的数据传输；所述数据采集处理器的输入端分别与所述第一端部假体模块、第二端部假体模块、第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块连接，输出端与RTOS系统相连接，用以采集所述深海立管模块在均匀流中的受力和实时运动速度，并经过实时滤波、降噪以及作用力成分分析，得到力参量和速度参量发送至所述RTOS系统；所述数值模拟运算器与RTOS系统连接，用以设定所述深海立管模块的虚拟质量、阻尼刚度系数等参数并发送至所述RTOS系统，以及，接收所述RTOS系统发送由所述数据采集处理器得到的力参量和速度参量，并求解运动方程，得到所述深海立管模块下一时刻的运动速度发送至所述RTOS系统；所述运动控制器的输入端与所述RTOS系统连接，输出端分别与第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块和第二水平滑动模块连接，用以根据接 收到的所述RTOS系统发出的由所述数值模拟运算器得到的设定结果以及计算结果，分别向所述第一垂直滑动模块、第二垂直滑动模块、第一水平滑动模块和第二水平滑动模块输出运动指令。所述显示器与RTOS系统连接，用以对所述RTOS系统发出的由数据采集处理器得到的力参量和速度参量，以及所述运动控制器发出的控制指令进行显示。