【摘要】：為了探索光纖光柵傳感技術在深海立管振動測試中的適用性,采用光纖光柵應變傳感器,在大型波流耦合試驗水池中進行了階段流作用下大長細比深海立管的渦激振動測試。試驗立管模型長為6.2 m,長細比為310,模型材料采用銅管,立管上部1.2 m處于均勻穩(wěn)定的流場中,下部5.0 m處于靜水之中。沿立管長度四面對稱布置48個光柵測點,通過改變外流流速、內流流速和初始頂張力等影響因素,采集應變數(shù)據(jù)并結合模態(tài)分析理論,分析了不同工況下立管的振動頻率、幅值及模態(tài)等振動特性,研究了階段流作用下立管的渦激振動規(guī)律。結果表明,光纖光柵傳感技術能很好地滿足大長細比深海立管的渦激振動測試要求,能準確體現(xiàn)立管的應變時程、振幅和頻率等振動特性,清晰反映出在不同外流速下立管振動的多模態(tài)特征及每階主導頻率下的鎖振區(qū)間。
[Abstract]:In order to explore the applicability of fiber grating sensing technology in vibration testing of deep-sea riser, the vortex-induced vibration of deep-sea riser with large slenderness ratio was measured in a large wave-current coupling test pool by using fiber grating strain sensor. The length of the riser model is 6.2 m and the slenderness ratio is 310. The model material is copper tube. 1.2 m in the upper part of the riser is in a uniform and stable flow field, and 5.0 m in the lower part of the riser is in static water. 48 grating measuring points are arranged symmetrically along the length of riser. By changing the influencing factors such as outflow velocity, internal flow velocity and initial top tension, the strain data are collected and combined with modal analysis theory, the vibration frequency of riser under different working conditions is analyzed. The vortex-induced vibration law of riser under stage flow is studied by means of amplitude and modal vibration characteristics. The results show that the fiber grating sensing technology can meet the requirements of vortex-induced vibration test of deep-sea riser with large slenderness ratio, and can accurately reflect the strain time history, amplitude and frequency of riser. The multi-modal characteristics of the riser vibration at different outflows and the lock-in intervals of each order dominant frequency are clearly reflected.
【作者單位】： 山東科技大學土木工程與建筑學院;中國海洋大學工程學院;青島國家海洋科學研究中心;
【基金】：國家高技術研究發(fā)展計劃(“八六三”計劃)資助項目(2010AA09Z303) 國家自然科學基金資助項目(51279187) 中央高�；究蒲袠I(yè)務費資助項目(201262005) 山東科技大學人才引進科研啟動基金資助項目(2013RCJJ032) 青島市博士后研究人員應用研究資助項目(01020120406) 山東省土木工程防災減災重點實驗室開放課題基金資助項目(CDPM2013ZR01) 山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金資助項目(BS2015HZ017)
【分類號】：P756.2

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本文編號：2474348