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基于FBG传感技术的立管涡激振动过程分析

发布时间:2018-11-22 14:26
【摘要】:为深入研究光纤光栅传感技术在海洋立管涡激振动测试中的适用性,在风-浪-流联合水槽中进行均匀来流下立管涡激振动试验。数据测试采用光纤光栅传感器,同时采用动态电阻传感器作为对比。通过改变多级外流流速,对比分析基于两种传感技术的立管涡激振动过程差异。同时基于光纤光栅传感技术采集应变数据并结合频谱分析及模态理论,研究立管振动的主导频率、幅值及模态响应等振动特性。研究结果表明,光纤光栅传感技术对海洋立管的涡激振动测试性能优越,能够准确体现立管的应变时程、振幅以及主导频率等振动特性,清晰反映伴随流速进程的立管模态特征及涡激振动过程,同时由模态响应和涡激振动过程分析发现立管锁频区间的产生具有瞬时性及自激性规律,这对海洋立管的模型试验与工程设计具有较大的参考价值。
[Abstract]:In order to study the applicability of fiber Bragg grating (FBG) sensing technology in the measurement of vortex-induced vibration of marine risers, the vortex-induced vibration test of risers under uniform flow was carried out in a combined wind-wave-current tank. Fiber Bragg grating sensor and dynamic resistance sensor are used to test the data. By changing the flow velocity of multi-stage flow, the differences of vortex-induced vibration process of riser based on two sensing techniques are compared and analyzed. At the same time, the dominant frequency, amplitude and modal response of riser vibration are studied based on the strain data collected by fiber Bragg grating (FBG) sensing technology and combined with frequency spectrum analysis and modal theory. The results show that the fiber Bragg grating (FBG) sensing technology has excellent performance in measuring the vortex-induced vibration of the riser, and can accurately reflect the vibration characteristics of the riser, such as strain history, amplitude and dominant frequency. The modal characteristics and the vortex-induced vibration process of the riser with the flow velocity are clearly reflected. At the same time, by analyzing the modal response and the vortex-induced vibration process, it is found that the occurrence of the vertical tube locking frequency interval is instantaneous and self-excited. It has great reference value for model test and engineering design of marine riser.
【作者单位】: 山东科技大学土木工程与建筑学院;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室;中国海洋大学工程学院;青岛国家海洋科学研究中心;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51279187) 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目(BS2015HZ017) 山东省高等学校科技计划资助项目(J16LH04) 山东省土木工程防灾减灾重点实验室开放课题基金资助项目(CDPM2013ZR01) 青岛市博士后研究人员应用研究资助项目(01020120406)
【分类号】:TE952

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本文编号:2349633

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