發(fā)布時間：2017-05-18 09:26

  本文關(guān)鍵詞：細(xì)長柔性立管渦激振動的實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本論文的目的主要是通過開展物理模型實驗了解均勻流下立管多模態(tài)渦激振動響應(yīng)特性及其影響因素,分析抑制措施的抑制效果,同時提高開展相關(guān)實驗研究的技術(shù)水平。因此,在大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室的水槽和水池中開展了長細(xì)比分別為120和1700的柔性立管渦激振動實驗。 論文的第一部分首先結(jié)合水池實驗(本論文第二個實驗)的相關(guān)設(shè)置數(shù)據(jù)對立管實驗設(shè)計理論進(jìn)行了詳細(xì)的說明,特別是傳感器個數(shù)及布置位置的選擇。隨后,以水池實驗的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)認(rèn)真闡述了實驗數(shù)據(jù)的分析方法,通過此方法能夠利用有限的傳感器獲得的實驗數(shù)據(jù)完整重構(gòu)立管模型的渦激振動特性,包括共振模態(tài)、響應(yīng)頻率以及響應(yīng)位移。 論文的第二部分開展了使立管模型內(nèi)部分別充填空氣、水和沙的水槽實驗,從而研究質(zhì)量比對細(xì)長柔性立管多模態(tài)渦激振動的影響。實驗結(jié)果表明,在高約化速度區(qū)域,三種質(zhì)量比的立管模型的響應(yīng)頻率處于自振頻率和渦脫落頻率之間,其中空管的響應(yīng)頻率隨約化速度的增大而不斷增大;此區(qū)域內(nèi)的同一流速下,質(zhì)量比大的立管模型響應(yīng)位移小,其中空管的渦激振動響應(yīng)一直處于大振幅的鎖定狀態(tài)下。在相同流速下,質(zhì)量比大的立管模型所激起的模態(tài)更高。 論文的最后一部分內(nèi)容為立管水池拖拉實驗,研究細(xì)長柔性立管的多模態(tài)渦激振動特性,包括立管模型未附有抑制措施(由課題組相關(guān)人員設(shè)計)和附有抑制措施的兩種情況。立管模型為鋼管,長細(xì)比為1700。浸沒在水下的立管模型在經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計的支架的勻速拖動下等效于受到均勻流的作用,立管模型能夠在CF和IL方向自由振動。通過在立管模型表面布置足夠的光纖光柵傳感器,獲得了大量有效的實驗數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不僅能夠用于柔性立管渦激振動特性分析,還能用于校核數(shù)值預(yù)報模型。未附有抑制措施實驗結(jié)果使得我們在已有研究成果的基礎(chǔ)上對渦激振動問題有了更進(jìn)一步的認(rèn)識;附有抑制措施實驗結(jié)果表明:課題組提出的新型抑制措施能夠很大程度上減小立管的渦激振動響應(yīng),在流速較大的情況下,抑制效果更加明顯。
【關(guān)鍵詞】：柔性立管 渦激振動 實驗研究 質(zhì)量比 抑制措施
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U661.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 研究的背景及意義10-12
• 1.2 渦激振動韻基本概念12-13
• 1.2.1 圓柱體的渦激振動12-13
• 1.2.2 海洋立管的渦激振動13
• 1.3 研究現(xiàn)狀13-23
• 1.3.1 渦激振動預(yù)報模型14-16
• 1.3.2 渦激振動實驗研究16-19
• 1.3.3 渦激振動疲勞特性研究19-20
• 1.3.4 渦激振動抑制措施的研究20-23
• 1.4 本文的主要工作23-24
• 2 渦激振動的理論背景24-33
• 2.1 漩渦的形成24-25
• 2.2 漩渦的脫落25-27
• 2.2.1 漩渦脫落頻率25-26
• 2.2.2 漩渦脫落形態(tài)26-27
• 2.3 漩渦脫落產(chǎn)生的力27-29
• 2.3.1 力的形成27-28
• 2.3.2 橫向(CF)力的分解28-29
• 2.4 鎖定29-31
• 2.5 渦激振動相關(guān)的無因次參數(shù)31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 3 國內(nèi)外渦激振動實驗研究綜述33-47
• 3.1 前言33-34
• 3.1.1 流體介質(zhì)33-34
• 3.1.2 結(jié)構(gòu)尺寸34
• 3.2 剛性圓柱體實驗34-41
• 3.2.1 彈性支撐剛性圓柱體自激振動實驗35-39
• 3.2.2 剛性圓柱體受迫振動實驗39-41
• 3.3 細(xì)長柔性立管渦激振動實驗41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 立管實驗設(shè)計理論及實驗數(shù)據(jù)分析方法47-66
• 4.1 理論自振頻率的計算47-49
• 4.2 模態(tài)分解49-53
• 4.3 傳感器的個數(shù)及其布置位置53-57
• 4.3.1 傳感器個數(shù)的選擇53-54
• 4.3.2 傳感器布置位置的選擇54-57
• 4.4 參與計算的最低和最高模態(tài)數(shù)的選擇57-60
• 4.5 應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理60-63
• 4.5.1 FBG角度糾正60-62
• 4.5.2 濾波處理62-63
• 4.6 多模態(tài)渦激振動響應(yīng)相關(guān)參數(shù)計算63-65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 5 水槽實驗設(shè)置及分析結(jié)果66-77
• 5.1 實驗?zāi)康?/span>66
• 5.2 實驗設(shè)置66-71
• 5.2.1 實驗水槽66-67
• 5.2.2 模型比尺67
• 5.2.3 立管模型67-68
• 5.2.4 光纖光柵傳感器(FBG)68-70
• 5.2.5 FBG的個數(shù)及其布置位置70-71
• 5.3 自振頻率的測量71-72
• 5.4 實驗分析結(jié)果72-75
• 5.4.1 質(zhì)量比對響應(yīng)模態(tài)的影響72-74
• 5.4.2 頻率分析74-75
• 5.4.3 振幅分析75
• 5.5 本章結(jié)論75-77
• 6 水池實驗設(shè)置及分析結(jié)果77-96
• 6.1 實驗?zāi)康?/span>77
• 6.2 實驗設(shè)置77-85
• 6.2.1 實驗水池和拖車77-79
• 6.2.2 立管模型79
• 6.2.3 支架79-80
• 6.2.4 流速與張力的選擇80-83
• 6.2.5 FBG的個數(shù)及其布置位置83-84
• 6.2.6 抑制措施84-85
• 6.3 實驗結(jié)果85-94
• 6.3.1 裸管的響應(yīng)分析85-89
• 6.3.2 抑制管的響應(yīng)分析89-94
• 6.4 本章小結(jié)94-96
• 結(jié)論96-99
• 參考文獻(xiàn)99-106
• 附錄A 縮寫及物理量106-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況107-108
• 致謝108-109

【引證文獻(xiàn)】

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3 趙卓茂;附屬管抑制隔水管渦激振動的流體動力學(xué)特性研究[D];上海交通大學(xué);2012年

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5 董曉磊;深海立管渦激損傷的虛擬激勵法研究[D];大連理工大學(xué);2011年

6 周佳;無粘結(jié)柔性立管的非線性遲滯特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

7 梁文洲;不同排列方式下雙圓柱體雙自由度渦激振動試驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

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本文編號：375691