一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置及方法与流程

技术特征：
1.一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置，由旋摆单元和滑动单元组成；旋摆单元由上、下两个转动轴承(2)和一个套筒组成(3)，转动轴承(2)为内嵌圆柱滚子的内外圈结构，转动轴承内圈(7)内径等于立管(1)的外径，转动轴承(2)从两侧对称的套装在立管(1)外壁，通过螺栓连接固定，上、下两个转动轴承(2)按间隔一个套筒(3)的高度安装在立管(1)外壁；转动轴承外圈(6)外壁设有一对对称分布的矩形插片(8)，矩形插片(8)高度等于轴承(2)高度；套筒(3)为一圆筒结构；滑动单元由一个滑动装置和干涉板(3)组成，滑动轴承由滑动轴承内圈(13)、滑动轴承外圈(17)嵌套组合而成，滑动装置从两侧套装在套筒(3)外壁中部，通过螺栓连接固定；其特征在于：所述的套筒(3)外壁的两侧对称地固接有一块导流板(9)和尾部挡板(10)，导流板(9)的长度为立管(1)外径的1～1.5倍，尾流挡板(10)的长度为立管(1)外径的2～4倍；在导流板(9)和尾部挡板(10)上、下两端分别对称地安装有内嵌磁铁(11)，其中导流板(9)内嵌磁铁(11)的两极与尾部挡板(10)内嵌磁铁(11)的两极磁铁方向一致，在套筒(3)两端内壁关于中轴线对称地开设四个矩形凹槽(12)，矩形凹槽(12)所在的平面与导流板(9)及尾部挡板(10)所在的平面垂直，矩形凹槽(12)的高度与深度分别与转动轴承外圈(6)外壁矩形插片(8)的高度和厚度相等；上、下两个转动轴承外圈(6)外壁的矩形插片(8)分别插入套筒(3)上、下两端内壁的矩形凹槽(12)中，实现套筒(3)的限位；所述的滑动轴承内圈(13)由对称的两半圆形钢质构件组成，每一半滑动轴承内圈(13)外壁均沿周向加工有长度小于滑动轴承内圈(13)一半周长的半圆形滑轨(14)，每根半圆形滑轨(14)两端均加工有t型凹槽(15)，t型凹槽(15)与限位翅片(16)的尺寸一致，限位翅片(16)插入t型凹槽(15)内固定；限位翅片(16)固定后有一半圆形平板垂直于滑动轴承内圈(13)壁伸出；滑动轴承外圈(17)由对称的两个圆弧形钢质构件组成，圆弧形钢质构件的长度小于半圆形滑轨(14)的长度，每个圆弧形钢质构件内壁加工有半圆形滑槽(18)，半圆形滑槽(18)与半圆形滑轨(14)的尺寸一致，滑动轴承外圈(17)的半圆形滑槽(18)套入滑动轴承内圈(13)的半圆形滑轨(14)，实现滑动轴承外圈(17)的滑移；半圆形滑轨(14)两端限位翅片(16)对滑动轴承外圈(17)的滑动起限位作用；滑动轴承外圈(17)的圆弧形钢质构件两端分别焊接有垂直于套筒(3)壁的干涉板(5)，干涉板(5)的高度等于立管(1)高度，宽度等于导流板(9)宽度，干涉板(5)上开设干涉孔(19)，在干涉板(5)上、下两端对称位置处安有内嵌磁铁(11)，其中内嵌磁铁(11)的磁极方向分别与邻近的导流板(9)和尾部挡板(10)中的内嵌磁铁(11)的磁极方向相同，且干涉板(5)上靠近尾部挡板(10)的内嵌磁铁(11)大于靠近导流板的内嵌磁铁(11)。2.一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制方法，采用如权利要求1所述的磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置，其特征在于：当海流流向与尾部挡板及导流板(9)之间存在夹角时，尾部挡板(10)和导流板(9)在海流冲击力的作用下发生整体旋转，直至与海流方向一致；且导流板(9)位于迎流面，尾部挡板(10)位于背流面；海流流经立管时，一方面，海流在导流板(9)的作用下发生分流，推动干涉板(5)在滑动轴承外圈(17)的带动下沿套筒(3)的周向向后滑移，由于干涉板(5)中的内嵌磁铁(11)和尾部挡板(10)中的内嵌磁铁(11)磁极相同，产生同极相斥的斥力，使干涉板(5)又向前滑移，因而在海流冲击力与内嵌磁铁(11)斥力的共同作用下，干涉板(11)沿滑动轴承内圈(13)半圆形滑轨(14)发生往复的滑移运动，破坏了立管(1)周围的绕流流场结构；另一方面，海流流过干涉板(5)上的干涉孔(19)后流速与流向都发生改变，使立管(1)周向上的边界层分离点位置发生转移，进一
步破坏漩涡的形成与发展；尾部挡板(10)在海流的冲击下，发生自适应旋转，干扰了尾流旋涡的形成，破坏了剪切层的干涉，实现了涡激振动的抑制。

技术总结
本发明涉及一种磁力滑移与导流旋转结合的涡激振动抑制装置及方法，装置由旋摆单元和滑动单元组成，旋摆单元由转动轴承和套筒组成，套筒外壁两侧对称地固接有导流板和尾部挡板；滑动单元由滑动装置和干涉板组成，滑动装置外焊有垂直于套筒的干涉板，干涉板上开设干涉孔。在本装置导流板、尾部挡板、干涉板中分别设有内嵌磁铁，在海流冲击力与磁铁斥力的共同作用下，干涉板沿滑动轴承的半圆形滑轨往复滑动，破坏了立管周围的绕流流场；同时，海流流过干涉板上的干涉孔后流速与流向发生改变，进一步破坏旋涡的形成与发展，实现无能耗的振动抑制。制。制。


技术研发人员：朱红钧 王帆 高岳 钟家文 胡洁 刘文丽 张媺婧 许兵
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/4/1