[发明专利]海底管道涡激振动模拟装置和实验方法

摘要

本发明公开了一种海底管道涡激振动模拟装置和实验方法，该底管道涡激振动模拟装置包括水槽、矩形的支撑框架、管道模型运动机构和测试系统；支撑框架架在水槽上，管道模型运动机构包括组成矩形的模拟管道、两条直线导轨和横杆；两条直线导轨分别通过导轨滑块安装在支撑框架上，横杆在上，通过两条主弹簧连接在支撑框架的上横梁上；测试系统中各测试仪安装好后与控制主机连接。对该结构通过加装控制阻尼装置可模拟可控阻尼下的管道涡激振动模拟。利用该装置进行实验时，先对仪器进行标定，再利用该装置测定自由振动系统的阻尼系数、弹簧的刚度系数，加水实验。该装置可用以系统研究涡激振动触发及振幅等问题，结果可被海底管线工程设计所借鉴。

主权项

1.一种海底管道涡激振动模拟装置，其特征在于：包括水槽、支撑框架(6)、管道模型运动机构(5)和测试系统；所述支撑框架(6)由架设在所述水槽上沿上的横梁(61)、垂直设置在所述横梁(61)上的两个竖梁(62)、以及设置于所述两个竖梁(62)下部的横撑(63)组成；所述支撑框架(6)为所述横梁(61)、两个竖梁(62)、和横撑(63)构成的固定的矩形框架；所述管道模型运动机构，包括模拟管道(51)、直线导轨(52)、导轨滑块(53)和横杆(54)；所述导轨滑块(53)有四块，分别对称固定在所述两个竖梁(62)上；所述直线导轨(52)有两个，分别通过导轨滑块(53)安装在所述两个竖梁(62)上，所述直线导轨(52)能自由上下运动；所述横杆(54)、模拟管道(51)分别设置在所述直线导轨(52)的上、下两端，构成一个矩形结构；所述横杆(54)两侧分别设置有主弹簧(55)，通过主弹簧(55)或连杆连接在所述横梁(61)上；所述测试系统包括控制主机(1)、激光位移传感器(7)、拉压力传感器(4)和流速仪；所述拉压力传感器(4)有两个，分别安装于直线导轨(52)与管道模型(51)交汇处；所述激光位移传感器(7)安装在所述横梁(61)上；所述流速仪安装在模拟管道(51)一侧；所述激光位移传感器(7)、拉压力传感器(4)和流速仪分别通过数据线与所述控制主机(1)连接；所述横杆(54)中部还设有一个附加弹簧(84)；所述附加弹簧(84)上侧安装有丝杠副(83)，所述丝杠副(83)与安装有减速器(82)的伺服电机(81)相连接；所述伺服电机与所述控制主机(1)相连；所述控制主机(1)能控制所述伺服电机(81)的转速，进而调整所述丝杠副(83)的长度，从而调整所述附加弹簧(84)的长度。