[发明专利]一种测试内流对海洋立管动力特性影响的试验方法

摘要

本发明属于海洋立管设施铺设技术领域，具体涉及一种在模拟研究海洋立管涡激振动规律时，能够有效施加内流和顶张力，并就内流对海洋立管动力特性的影响进行测试的试验方法及装置。本发明的施加内流和顶张力的试验装置和采用该装置的试验方法，在进行海洋立管涡激振动试验研究时，通过不断施加已知大小的顶张力、分别改变内流和外流的大小，运用应变计和光栅光纤的测试方法，测定内流对海洋立管动力特性的影响，在模拟研究海洋立管涡激振动规律时，能就内流对海洋立管动力特性的影响进行测试，从而提高海洋立管涡激振动模型试验的准确性，得到较准确的试验结论。

主权项

一种测试内流对海洋立管动力特性影响的试验方法，采用施加内流与顶张力的试验装置，在进行海洋立管涡激振动试验研究时，通过不断施加已知大小的顶张力、分别改变内流和外流的大小，运用应变计和光栅光纤的测试方法，测定内流对海洋立管动力特性的影响，具体步骤如下所述：(1)、根据试验要求和模型比尺，选择立管模型，然后在立管模型的两端端部耕丝，使其螺纹能分别与上铰接接头、下铰接接头的立管连接孔的螺纹相配并拧紧，即组装成本发明的施加内流和顶张力的试验装置；(2)、根据数值模拟的结果，就信号采集的关键点沿立管模型定位，将处于外流部分中的立管下端沿90°方向均匀粘贴光栅光纤，处于空气中的立管上端沿90°方向均匀粘贴应变片，并分别引线与动态电阻应变仪、光栅光纤传感解调仪连接；(3)、内流的施加设备由高压自吸泵、智能流量计、球阀开关和水管组成；高压自吸泵通过进水管与铰接接头上的进水孔连接；其中高压自吸泵能够提供适宜流速的内流，智能流量计可以精确地读取内流的流量；(4)、根据数值模拟的结果，在外流来流方向的上端，定位并安放多普勒流速计，用于实时测定外流的流速；(5)、根据试验要求选择施加内流时的进水、出水方式，选择上端进水、下端出水或者下端进水，上端出水的方式；(6)、各系统连接组装完毕以后，根据试验条件，对动态电阻应变仪、光栅光纤传感解调仪、施加内流与顶张力的试验装置、高压自吸泵、智能流量计、球阀开关、水管和多普勒流速计进行调试；各系统工作正常以后，施加外流；待外流稳定以后，在配重托盘上添加或减少已知重量的配重块，即可达到施加顶张力的目的；然后打开高压自吸泵，不断调节球阀开关并监测流量计，获得所需的内流；(7)、当本级外流条件下的测试完成以后，根据多普勒流速计的测定结果，调节外流流速至下一级，然后依次更改顶张力和内流，遵循此工作流程，直至试验结束；(8)、对试验采集的数据进行处理，研究内流、外流和顶张力作用下的海洋立管涡激振动规律，得出结论；海洋立管涡激振动试验中施加内流与顶张力的试验装置主要包括支架、立管模型、铰接接头和滑轮；滑轮固定于支架的顶部；铰接接头包括上铰接接头和下铰接接头，下铰接接头固定于支架的底部，立管模型的下端与下铰接接头连接，立管模型的上端连接上铰接接头；在上铰接接头的顶板上安装有螺柱，螺柱的上端连接钢绞线，钢绞线绕过滑轮与配重托盘连接；所述的铰接接头包括顶座部分、轴承十字架和底座部分；顶座部分包括顶板、轴承座I和轴承；顶板中心处开有一孔；轴承座I上部与顶板相连接，下部开孔并设卡槽，嵌入轴承；轴承十字架包括轴承架I和轴承架II；底座部分包括底座、轴承座II和轴承；轴承座II下部与底座相连接，上部开孔并设卡槽，嵌入轴承；在底座的侧面和底面分别设置有进出水孔和立管连接孔；轴承架I与轴承座II相连接，轴承架II与轴承座I相连接。