CN102207118B - 豆荚型涡激振动抑制装置 - Google Patents

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Abstract

一种豆荚型涡激振动抑制装置，包括数段具有圆形横截面的外壳，该外壳的外表面沿管道的展向呈简谐波型变化；其中，该外壳沿径向剖分成对称的两半，且通过每分段两端的扣合装置对接为一抑制罩整体。本发明不仅能够适应不同方向的来流，还可以在一定程度上削弱结构受到的水动力载荷，从而解决了浸没在流体中的钝体受到的涡激振动问题；同时，降低了生产成本。

Description

豆荚型涡激振动抑制装置
技术领域
本发明涉及振动抑制装置，尤其涉及一种用于减小对于暴露在流体中钝体所受到的水动力载荷，以及削弱、抑制因涡脱落引起结构振动的豆荚型涡激振动抑制装置。 
背景技术
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，其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(即：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、断裂等结构损坏，进而影响相应的生产活动甚至停产。因而如何加强结构，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。 
目前，现有的用于减阻和降低涡激振动效果的装置，如：美国专利No.7513209公开的双鳍整流罩(twin fin fairing)，螺旋型侧板(helicalstrake)，以及美国专利No.6619887公开的扭曲柱体。上述“双鳍整流罩”的基本结构组成主要是由U型外壳组成；通过轴承垫将U型外壳安装在柱体外部。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公开的扭曲柱体中所指出的：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，其初始造价昂贵，且设计比较复杂。 
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种豆荚型涡激振动抑制装置，其不仅能够适应不同方向的来流，还可以在一定程度上削弱结构受到的水动力载荷，从而解决了浸没在流体中的钝体受到的涡激振动问题；同时，降低了生产成本。 
本发明的目的是由以下技术方案实现的： 
一种豆荚型涡激振动抑制装置，其特征在于：包括数段具有圆形横截面的外壳，该外壳的外表面沿管道的展向呈简谐波型变化；其中，该外壳沿径向剖分成对称的两半，且通过每分段两端的扣合装置对接为一抑制罩整体。 
所述数段外壳的每个分段展向尺度具有一个完整的简谐波长，且分段安装设置在管道外部。 
所述简谐波的波高与波长之比大于0.05。 
所述数段外壳两端对接安装在直径最小的波谷处，外壳采用钢材制成，外有防腐蚀涂层；外壳的内侧安装有隔垫。 
所述扣合装置为：连接板，连接板设在抑制罩每一分段的端部，该连接板通过销钉安装方式连接。 
所述隔垫采用弹性材料。 
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够适应不同方向的来流，还可以在一定程度上削弱结构受到的水动力载荷，从而解决了浸没在流体中的钝体受到的涡激振动问题；同时，降低了生产成本。 
附图说明：
图1为本发明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。 
图中主要标号说明： 
1.管道；2.外壳；3.扣合装置；4.隔垫。 
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明包括：数段具有圆形横截面的外壳2，外壳2扣合在作为中间主体部分管道1的外部的薄层，并沿管道1的轴向，薄层呈简谐波型变化，横截面呈圆形。直径最小处称为波谷(该直径略大于管道1直径)，直径最大处称为波峰；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，简谐波的波高与波长之比大于0.05。 
外壳2的外表面沿管道1的展向呈简谐波型变化；其中，外壳2是像豆荚壳一样沿径向剖分成对称的两半；安装时，是通过每分段两端的扣合装置3将两个各半的外壳2对接为一抑制罩整体。连接板，连接板设在抑制罩端部，该连接板通过销钉安装方式连接。本实施例为：在抑制罩端部安装带有销孔的小尺寸板，安装时，只要将销钉装入板中的销孔即可。隔垫4安装在抑制装置外壳2的内侧，采用弹性材料(如橡胶)。数段外壳2的每个分段展向尺度具有一个完整的简谐波长，且分段安装设置在管道1外部。数段外壳2两端对接安装在直径最小的波谷处。 
上述外壳2采用钢材制成，外有防腐蚀涂层。 
在实际操作中，将本发明安装在标记好特定水深位置的管道上，并将其沿管道的展向连续布置在会受到因流体绕流所产生的涡激振动程度剧烈的位置处，用于减小所包裹的管道在任意方向来流下受到的横向激振力、甚至抑制涡脱落引起的管道振动。 
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (2)

1.一种豆荚型涡激振动抑制装置，其特征在于：包括数段具有圆形横截面的外壳，该外壳的外表面沿管道的展向呈简谐波型变化；其中，该外壳沿径向剖分成对称的两半，且通过每分段两端的扣合装置对接为一抑制罩整体；所述数段外壳的每个分段展向尺度具有一个完整的简谐波长，且分段安装设置在管道外部；所述数段外壳两端对接安装在直径最小的波谷处；外壳采用钢材制成，外有防腐蚀涂层；外壳的内侧安装有隔垫；所述扣合装置为：连接板，连接板设在抑制罩每一分段的端部，且该连接板通过销钉安装方式连接；所述隔垫采用弹性材料。
2.根据权利要求1所述的豆荚型涡激振动抑制装置，其特征在于：所述简谐波的波高与波长之比大于0.05。
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