【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隔水管绕流阻力系数和升力系数的测定装置及方法,属于油气田开发
技术介绍
钝体绕流是流体力学的经典问题之一,1908年,Benard就记录下了水中圆柱背对来流一侧的周期性漩涡脱落。1911年冯·卡门从理论上研究了圆柱绕流产生的两列涡街的稳定性,此后引起了众多学者对绕流问题广泛的关注。隔水管是海洋石油钻井的重要组成部分,作为传输管线广泛用于连接井口、海底管道与浮式结构。在现场使用过程中,波浪、洋流经过隔水管时会产生绕流作用,在隔水管背面出现周期性漩涡,并交替脱落。漩涡的产生和释放过程中产生涡激振动现象,进而对隔水管产生周期性升力和阻力。阻力方向与洋流运动方向相反,大小呈周期性变化;升力方向与洋流方向垂直,大小也呈周期性变化。这两种力的作用,将会使隔水管产生不同程度上的疲劳损坏甚至破裂,对隔水管产生摧毁性破坏现象屡见不鲜。因此,通过实验模拟海洋隔水管的受力,对实际工程的研究具有十分重要的意义。在海洋实际工况下,洋流速度为0-1.5m/s,隔水管直径大多在0.5-1m左右,可知隔水管所处水下环境雷诺数Re=0-1.5×106。在实验装置的设计中,考虑到实验装置、场地大小及操作难易程度,将直径在1m左右的圆柱等比例缩小,圆环水槽两壁面间距与圆柱试件直径之比为40,可忽略壁面边界流动对试件带来的影响。要求实验中流体流经隔水管模型的流动特性必须和实际情况相近;研究表明当圆柱长径比L/D>6时,能很好反应整 ...
【技术保护点】
一种隔水管绕流阻力系数和升力系数的测定装置,其特征在于,包括转动机构,实验机构、控制系统和圆环形水槽;所述转动机构包括支撑板(1)、变频电机(2)、电机支座(3)、联轴器(4)、轴承支座(5)、轴承(6)、转轴(7);所述实验机构包括连杆(8)、传感器接头一(9)、测阻力传感器(10)、传感器接头二(11)、测升力传感器(12)、试件夹具(13)、紧定螺钉(14)、圆柱试件(15);所述圆环形水槽(16)为内外两层环形铁板构成的水槽,支撑板(1)通过地脚螺栓安装固定在圆环形水槽(16)中部,保持转动机构中心位于圆环形水槽(16)的圆心并与水平面保持垂直;变频电机(2)通过螺栓固定在电机支座(3)下部;电机支座(3)和轴承支座(5)用螺栓分别固定在支撑板(1)上部;轴承(3)安装于轴承支座(5)中,转轴(7)下部与轴承(6)和联轴器(4)连接,连杆(8)一端与转轴(7)上部垂直连接,连杆(8)保持水平;连杆(8)另一端依次连接传感器接头一(9)和测阻力传感器(10),阻力传感器(10)保持水平;升力传感器(12)上端通过传感器接头二(11)固定安装在测阻力传感器(10)末端,升力传感器( ...
【技术特征摘要】
1.一种隔水管绕流阻力系数和升力系数的测定装置,其特征在于,包括转动机构,实验
机构、控制系统和圆环形水槽;所述转动机构包括支撑板(1)、变频电机(2)、电机支座(3)、
联轴器(4)、轴承支座(5)、轴承(6)、转轴(7);所述实验机构包括连杆(8)、传感器接
头一(9)、测阻力传感器(10)、传感器接头二(11)、测升力传感器(12)、试件夹具(13)、
紧定螺钉(14)、圆柱试件(15);所述圆环形水槽(16)为内外两层环形铁板构成的水槽,
支撑板(1)通过地脚螺栓安装固定在圆环形水槽(16)中部,保持转动机构中心位于圆环形
水槽(16)的圆心并与水平面保持垂直;变频电机(2)通过螺栓固定在电机支座(3)下部;
电机支座(3)和轴承支座(5)用螺栓分别固定在支撑板(1)上部;轴承(3)安装于轴承
支座(5)中,转轴(7)下部与轴承(6)和联轴器(4)连接,连杆(8)一端与转轴(7)
上部垂直连接,连杆(8)保持水平;连杆(8)另一端依次连接传感器接头一(9)和测阻力
传感器(10),阻力传感器(10)保持水平;升力传感器(12)上端通过传感器接头二(11)
固定安装在测阻力传感器(10)末端,升力传感器(12)垂直于水平面;试件夹具(13)与
传感器接头二(11)用螺栓连接,圆柱试件(15)与试件夹具(13)用紧定螺钉连接,圆柱
试件(15)垂直于水平面。
2.根据权利要求1所述的一种隔水管绕流阻力系数和升力系数的测定装置,其特征在于,
所述转轴(7)下部为直径不同的两段,分别与轴承(6)和联轴器(4)连接,连接方式均为
过渡配合。
3.根据权利要求1所述的一种隔水管绕流阻力系数和升力系数的测定装置,其特征在于,
所述连杆(8)与转轴(7)上部采用热装方式安装,将转轴(7)加热到安装孔能放入连杆(8)
后,冷却至连杆(8)安装紧固。
4.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员:王国荣,钱权,何霞,廖崇吉,楚飞,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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