一种涡激振动抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种涡激振动抑制装置，包括设置在需减振装置外的一层外壳，及所述外壳上设置有穿孔。本发明专利技术有利于抑制/削弱交替涡脱落从而解决浸没在流体中的钝体受到的涡激振动问题。

【技术实现步骤摘要】
一种涡激振动抑制装置
本专利技术涉及钝体绕流领域，尤其涉及一种涡激振动抑制装置。
技术介绍
当流体绕过钝体结构时，由于流体粘性等物理原因导致结构后部出现交替脱落的涡；这种涡运动导致结构受到交替变化的脉动横向作用力(称之为升力)，以及流体对结构施加的流向作用力，即结构受到阻力。结构受到阻力后会沿着流动方向发生位移，从而导致链接该柱体结构的端部建筑，如平台等，在一定范围内发生漂移；而结构受到的升力，则会因其方向性的交替变化引起结构振动(涡激振动)，在特殊情况下，主要是当来流绕过柱体后形成的涡脱落频率接近结构固有频率时，即共振，结构振荡幅值急剧增大，甚至会导致结构疲劳破坏，从而发生破裂或断裂等结构损坏，进而影响相应的生产活动甚至停产。因而如何削弱结构振荡幅值，或有效地降低结构受到的水动力载荷，削弱或者消除结构受到的涡激振动。近几十年来设计并发展了多种用于减阻和降低涡激振动效果的装置，有关各种VIV抑制装置及其特点的综述性文献可以参看Kumar，Sohn&Gowda于2008年发表在“RecentPatentsonMechanicalEng.”的文章“Passivecontrolofvortex-inducedvibrations:anoverview”。这些装置中，有的如整流罩(fairing，美国专利No.7513209)，螺旋型侧板(helicalstrake)，以及扭曲柱体(美国专利No.6619887)。然而，这些装置在实际应用中都存在一定的局限性，如柱体扭曲等，对来流的方向性十分敏感；正如专利No.6619887中所指出的，扭曲柱适用于来流方向特定或者在多数情况下某一来流方向为主的情况下，否则需要将扭曲的柱体旋转至该来流方向，方可实现减阻减振的效果。而螺旋型侧板等裹覆在柱体表面上的装置，虽然降低了涡激振动效果，却往往增大了受到的流体阻力；对于整流罩，虽然能起到很好的减阻减振效果，然而初始造价昂贵，且设计比较复杂。因此需要重新设计一种装置，既能够适应不同方向的来流，同时又能在一定程度上实现削弱结构受到的水动力载荷，且造价低廉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种涡激振动抑制装置，通过抑制/削弱交替涡脱落解决浸没在流体中的钝体(具有圆形截面)受到的涡激振动问题。本专利技术提供的一种涡激振动抑制装置，包括设置在需减振装置外的一层外壳，所述外壳上设置有穿孔。优选地，所述穿孔为多个圆形或多边形穿孔，在外壳上沿周向和轴向均匀设置或随机开设。优选地，所述外壳的外形沿其轴向方向呈三角形或呈简谐波型变化，所述外壳的径向横截面为圆形。优选地，所述外壳的外形的波陡度强度需要大于0.05。优选地，所述外壳包括若干安装段，每个安装段包括轴对称的两部分，该两部分扣合安装为一个安装段。优选地，所述相邻安装段之间通过扣合装置连接安装。优选地，所述抑制罩装置还包括隔垫，所述隔垫设置在抑制罩装置与需减振装置之间的所述抑制罩装置安装处。本专利技术的有益效果是：(1)由于截面是圆形的，因此可以适应任何方向的自由来流；(2)安装简便，只需要在管道下水时由工作船操作安装即可；(3)生产规模化，由于立管尺寸的标准化，因此可以通过模具冲压的方式批量生产；(4)减小结构受到的流体载荷，从而削弱了结构振荡和疲劳破坏的程度。附图说明图1为本专利技术安装在管道外部的剖面示意图。图2为图1中A-A的横向剖面图。图3为图1中B-B的横向剖面图。图4为图1中C处的局部放大图。图5为穿孔是圆孔结构时抑制装置示意图。图中主要符号说明：1管道；2外壳；3扣合装置；4隔垫；5穿孔。具体实施方式为了使本装置的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进行详细说明。如图1-5所示，一种涡激振动抑制装置，包括设置在需减振装置外的一层外壳2，和设置在该外壳2上的穿孔5。本实施例中，实施例中需减振装置为管道1。外壳2的外形沿其轴向方向呈三角形，径向横截面为圆形，外壳2整体来看为圆锥型。该圆锥型直径最小处称为底端或波谷，直径最大处称为顶端或波峰；最小直径位置和最大直径位置的径向差值称为波高，两个相邻最小直径位置之间的轴向距离为波长；波高与波长之比称为波陡度强度，此圆锥型涡激振动抑制装置的波陡度强度需要大于0.05。外壳2的外形也可以呈简谐波型变化，波陡度强度也需要大于0.05。为安装和制作方便，本实施例中的外壳2由若干安装段组成，可分段制作和安装，每个安装段由沿其纵轴对称的两部分组成，在安装时将两部分扣合在一起构成一个安装段；涡激振动抑制装置的每个安装段在轴向方向上具有一个或若干个完整的波长，优选的为一个完整波长；为了便于安装，每个安装段的两端均为底端，也就是将三角形底端处作为每个分段的两端。并在每个分段的两端处设置扣合装置用于与相邻的分段连接。在实际操作中，先通过模型数值计算，或者模型试验，了解管道1在模拟/试验水深下发生涡激振动最强烈的位置，并在管道上标记出此特定水深位置，在此位置上安装若干个涡激振动抑制装置。安装时，首先将每段的两部分扣合在一起，并且在相邻两段的交接处使用扣合装置3将它们连接在一起。如图3和图4所示，安装时，还需在安装处也就是两个相邻安装段的连接处与需要减振的管道1之间设置隔垫4，隔垫4的作用是为了避免金属或非金属制成的涡激振动抑制装置安装时直接接触管道1壁面，避免两者的直接摩擦，以保护/保持管道原有的防腐蚀涂层的实用效果；并且这种隔垫4不是完全绕立柱周向一圈成一个完整的部分，而是分成2个部分。如图5所示外壳2的圆锥型表面开设有穿孔5，此设计不仅起到干扰柱体绕流，而且也是为了让周围的流体能够顺畅进入涡激振动抑制装置形成的外壳2和管道1之间的空间，从而保护涡激振动抑制装置不会形成空气囊而在深水时被水下高压挤垮。此穿孔5可以为多个圆形或多边形穿孔5，在外壳2上沿周向和轴向均匀设置或随机开设。通过数值模拟计算预计，应用该装置后，预计结构受到的横向流体载荷(升力)将会减小20％，甚至更好；结构受到的流向流体载荷(阻力)也会下降大约15％。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡激振动抑制装置，其特征在于，包括设置在需减振装置外的一层外壳，并且所述外壳上设置有穿孔。

【技术特征摘要】
1.一种涡激振动抑制装置，其特征在于，包括设置在需减振装置外的一层外壳，并且所述外壳上设置有穿孔。2.如权利要求1所述的抑制装置，其特征在于，所述穿孔为多个圆形或多边形穿孔，所述穿孔在外壳上沿周向和轴向均匀设置或随机开设。3.如权利要求2所述的抑制装置，其特征在于，所述外壳的外形沿其轴向方向呈三角形或呈简谐波型变化，所述外壳的径向横截面为圆形。4.如权利要求3所述的抑制装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林黎明，钟兴福，吴应湘，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11