針對(duì)海洋資源開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵紐帶--海洋鉆采管柱（包括隔水管與立管）不可避免的渦激振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，闡述誘導(dǎo)海洋鉆采管柱渦激振動(dòng)的機(jī)理，基于流體動(dòng)力學(xué)原理系統(tǒng)闡述主動(dòng)抑制、被動(dòng)抑制及主、被動(dòng)綜合抑制渦激振動(dòng)的方法，對(duì)筆者設(shè)計(jì)提出的海洋鉆采管柱渦激振動(dòng)抑制方面的專(zhuān)利進(jìn)行歸類(lèi)總結(jié)，并對(duì)比分析這些渦激振動(dòng)抑制方法所依托的裝置結(jié)構(gòu)、安裝方法、功能原理和適用條件，為國(guó)內(nèi)從事海洋鉆采管柱研究、設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的科技人員提供便利的技術(shù)參考。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 渦激振動(dòng)的定義 1
1.1.1 繞流及邊界層 1
1.1.2 邊界層分離及旋渦脫落 4
1.1.3 繞流形成的流體作用力 8
1.1.4 渦激振動(dòng)的產(chǎn)生 11
1.2 渦激振動(dòng)的利弊 11
1.2.1 渦激振動(dòng)的危害 12
1.2.2 渦激振動(dòng)的有利之處 13
參考文獻(xiàn) 16
第2章 渦激振動(dòng)抑制方法 17
2.1 渦激振動(dòng)抑制原理 17
2.1.1 調(diào)整自身結(jié)構(gòu)參數(shù) 17
2.1.2 改變邊界層分離點(diǎn) 19
2.1.3 抑制尾渦的發(fā)展 20
2.2 現(xiàn)有抑制裝置及分類(lèi) 21
2.2.1 典型的渦激振動(dòng)抑制裝置 21
2.2.2 抑制裝置的分類(lèi) 27
參考文獻(xiàn) 29
第3章 主動(dòng)抑制裝置 32
3.1 消耗外部能量的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制桿 32
3.1.1 主動(dòng)控制桿布置形式及裝置結(jié)構(gòu) 32
3.1.2 主動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿抑制振動(dòng)的方法 36
3.2 消耗內(nèi)部能量的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制桿 36
3.2.1 被動(dòng)控制桿的結(jié)構(gòu)布置 36
3.2.2 被動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿抑制振動(dòng)的方法 39
3.3 篩孔噴氣式抑制裝置 40
3.3.1 篩孔噴氣式抑制裝置結(jié)構(gòu) 40
3.3.2 噴氣抑制振動(dòng)的方法 43
3.4 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)式抑制裝置 43
3.4.1 可調(diào)參數(shù)裝置的結(jié)構(gòu) 44
3.4.2 調(diào)節(jié)參數(shù)避開(kāi)共振的方法 46
3.5 調(diào)整附屬組件間距的抑制裝置 47
3.5.1 可調(diào)距的抑制裝置結(jié)構(gòu) 47
3.5.2 調(diào)節(jié)附屬組件間距抑制振動(dòng)的方法 50
參考文獻(xiàn) 50
第4章 引流抑制裝置 52
4.1 交錯(cuò)螺旋管引流抑制裝置 52
4.1.1 交錯(cuò)螺旋管引流裝置結(jié)構(gòu) 52
4.1.2 螺旋管引流抑制振動(dòng)的方法 53
4.2 內(nèi)設(shè)導(dǎo)流涵洞的引流抑制裝置 54
4.2.1 內(nèi)設(shè)導(dǎo)流涵洞抑制裝置結(jié)構(gòu) 54
4.2.2 涵洞引流抑制振動(dòng)的方法 57
4.3 開(kāi)孔管引流抑制裝置 58
4.3.1 開(kāi)孔管引流抑制裝置結(jié)構(gòu) 58
4.3.2 開(kāi)孔噴射抑制振動(dòng)的方法 61
參考文獻(xiàn) 61
第5章 改變表面形狀的抑制裝置 62
5.1 粗糙波狀表面抑振裝置 62
5.1.1 粗糙波狀表面抑制裝置結(jié)構(gòu) 62
5.1.2 粗糙波狀表面抑制振動(dòng)的方法 64
5.2 自動(dòng)變形響應(yīng)抑振裝置 64
5.2.1 自動(dòng)變形裝置結(jié)構(gòu) 65
5.2.2 自動(dòng)變形抑制振動(dòng)的方法 66
5.3 球網(wǎng)抑振裝置 66
5.3.1 球網(wǎng)抑振裝置結(jié)構(gòu) 67
5.3.2 球網(wǎng)抑制振動(dòng)的方法 68
5.4 梭形整流罩抑振裝置 68
5.4.1 梭形整流罩結(jié)構(gòu) 69
5.4.2 梭形整流罩抑制振動(dòng)的方法 71
5.5 減振罩裝置 71
5.5.1 減振罩結(jié)構(gòu) 71
5.5.2 減振罩抑制振動(dòng)的方法 73
5.6 開(kāi)孔螺旋列板抑振裝置 73
5.6.1 開(kāi)孔螺旋列板裝置 74
5.6.2 開(kāi)孔螺旋列板抑振方法 74
5.7 W形列板抑振裝置 75
5.7.1 W形列板裝置 75
5.7.2 W形列板抑振方法 76
5.8 波狀表面開(kāi)槽管套 76
5.8.1 波狀表面開(kāi)槽管套式抑制裝置 77
5.8.2 波狀表面開(kāi)槽管套抑振方法 78
參考文獻(xiàn) 80
第6章 尾擺式抑振裝置 82
6.1 導(dǎo)流尾板抑振裝置 82
6.1.1 導(dǎo)流尾板抑制裝置結(jié)構(gòu) 82
6.1.2 導(dǎo)流尾板抑制振動(dòng)的方法 84
6.2 可旋導(dǎo)流干涉板抑振裝置 84
6.2.1 導(dǎo)流干涉板裝置結(jié)構(gòu) 84
6.2.2 導(dǎo)流干涉板抑制振動(dòng)的方法 87
6.3 尾部葉片隨流擺動(dòng)的抑振裝置 88
6.3.1 尾部設(shè)可擺動(dòng)葉片的裝置結(jié)構(gòu) 88
6.3.2 尾部葉片擺動(dòng)抑制振動(dòng)的方法 90
6.4 簾式波紋板抑振裝置 90
6.4.1 簾式波紋板抑制裝置結(jié)構(gòu) 91
6.4.2 簾式波紋板抑制振動(dòng)的方法 93
6.5 隔水板條抑振裝置 93
6.5.1 可旋隔水板條裝置結(jié)構(gòu) 93
6.5.2 可旋隔水板條抑制振動(dòng)的方法 96
6.6 伸縮尾擺抑振裝置 96
6.6.1 伸縮尾擺抑振裝置結(jié)構(gòu) 97
6.6.2 伸縮尾擺抑制振動(dòng)的方法 100
6.7 帶尾槳可轉(zhuǎn)分離盤(pán)抑振裝置 100
6.7.1 帶尾槳分離盤(pán)抑振裝置結(jié)構(gòu) 100
6.7.2 帶尾槳分離盤(pán)抑振方法 103
6.8 背部設(shè)可旋葉輪的抑振裝置 103
6.8.1 背部設(shè)可旋葉輪抑制裝置結(jié)構(gòu) 103
6.8.2 背部可旋葉輪抑振方法 106
6.9 風(fēng)向標(biāo)式分離盤(pán)抑振裝置 107
6.9.1 風(fēng)向標(biāo)式分離盤(pán)裝置結(jié)構(gòu) 107
6.9.2 風(fēng)向標(biāo)式分離盤(pán)抑振方法 109
6.10 仿魚(yú)鰭抑振裝置 109
6.10.1 仿魚(yú)鰭導(dǎo)流裝置結(jié)構(gòu) 109
6.10.2 仿魚(yú)鰭渦激振動(dòng)抑制方法 111
參考文獻(xiàn) 112
第7章 旋轉(zhuǎn)式抑振裝置 113
7.1 可自由旋轉(zhuǎn)葉輪抑振裝置 113
7.1.1 可自由旋轉(zhuǎn)葉輪結(jié)構(gòu) 113
7.1.2 自由旋轉(zhuǎn)葉輪抑制振動(dòng)的方法 115
7.2 可旋螺旋列板抑振裝置 116
7.2.1 可旋螺旋列板結(jié)構(gòu) 116
7.2.2 可旋螺旋列板抑制振動(dòng)的方法 118
7.3 旋槳式抑振裝置 118
7.3.1 安設(shè)壓電片的旋槳式抑振裝置結(jié)構(gòu) 119
7.3.2 旋槳式同步發(fā)電與抑振方法 122
7.4 回旋鏢式抑振裝置 123
7.4.1 可轉(zhuǎn)回旋鏢抑制裝置結(jié)構(gòu) 123
7.4.2 可轉(zhuǎn)回旋鏢抑制振動(dòng)的方法 126
7.5 可轉(zhuǎn)五角葉輪抑振裝置 126
7.5.1 可轉(zhuǎn)五角葉輪裝置結(jié)構(gòu) 126
7.5.2 可轉(zhuǎn)五角葉輪抑制振動(dòng)的方法 128
7.6 六角開(kāi)孔葉輪抑振裝置 128
7.6.1 可旋六角開(kāi)孔葉輪裝置結(jié)構(gòu) 128
7.6.2 可旋六角開(kāi)孔葉輪抑制方法 130
7.7 非對(duì)稱(chēng)開(kāi)孔十字葉輪抑振裝置 130
7.7.1 非對(duì)稱(chēng)開(kāi)孔十字葉輪裝置結(jié)構(gòu) 130
7.7.2 非對(duì)稱(chēng)開(kāi)孔十字葉輪抑振方法 132
7.8 可旋籠式抑振裝置 133
7.8.1 可旋籠式抑制裝置結(jié)構(gòu) 133
7.8.2 籠式葉片抑制振動(dòng)的方法 135
7.9 弧形翅片抑振裝置 136
7.9.1 可旋弧形翅片抑制裝置結(jié)構(gòu) 136
7.9.2 可旋弧形翅片發(fā)電及抑振方法 138
7.10 S 形列板抑振裝置 138
7.10.1 可拆裝S 形列板裝置結(jié)構(gòu) 138
7.10.2 可旋S 形列板抑制方法 142
7.11 復(fù)合擾動(dòng)式抑振裝置 142
7.11.1 復(fù)合擾動(dòng)式抑制裝置結(jié)構(gòu) 142
7.11.2 復(fù)合擾動(dòng)式抑制振動(dòng)方法 144
7.12 軸向滑移葉輪對(duì)抑振裝置 145
7.12.1 軸向滑移葉輪對(duì)裝置結(jié)構(gòu) 145
7.12.2 軸向滑移葉輪對(duì)抑制方法 148
7.13 旋轉(zhuǎn)壓電片抑振裝置 149
7.13.1 旋轉(zhuǎn)壓電片裝置結(jié)構(gòu) 149
7.13.2 旋轉(zhuǎn)壓電片發(fā)電及抑振方法 152
7.14 擺錘式抑振裝置 152
7.14.1 受沖可旋擺錘裝置結(jié)構(gòu) 152
7.14.2 可旋擺錘抑制振動(dòng)的方法 154
參考文獻(xiàn) 155
第8章 綜合抑振裝置 156
8.1 螺旋桿與分離盤(pán)協(xié)同抑振裝置 156
8.1.1 螺旋桿與分離盤(pán)協(xié)同抑制裝置結(jié)構(gòu) 156
8.1.2 螺旋桿與分離盤(pán)協(xié)同抑制振動(dòng)的方法 159
8.2 帶旋轉(zhuǎn)葉片的螺旋列板抑振裝置 160
8.2.1 帶旋轉(zhuǎn)葉片的螺旋列板裝置結(jié)構(gòu) 160
8.2.2 帶旋轉(zhuǎn)葉片螺旋列板抑振方法 162
8.3 可旋變孔徑波狀孔板抑振裝置 163
8.3.1 可旋變孔徑波狀孔板抑振裝置結(jié)構(gòu) 163
8.3.2 可旋變孔徑波狀孔板抑振方法 165
8.4 調(diào)配繞流驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)裝置 166
8.4.1 調(diào)配繞流驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu) 166
8.4.2 調(diào)配繞流驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)的抑振方法 170
8.5 開(kāi)窗引流與旋擺結(jié)合的抑振裝置 171
8.5.1 開(kāi)窗引流與旋擺結(jié)合的裝置結(jié)構(gòu) 171
8.5.2 開(kāi)窗引流與旋擺結(jié)合的抑振方法 175
參考文獻(xiàn) 177
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