海洋管線渦激振動監(jiān)測關鍵技術研究.pdf

1、論文結合國家科技重大專項“海洋深水油氣田開發(fā)工程”項目之課題“隔水管監(jiān)測系統(tǒng)研究”任務開展工作。根據(jù)海洋管線渦激振動（VIV，Vortex-Induced Vibration）監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀、存在的科學問題以及工程實際應用的基本要求，深入研究了VIV監(jiān)測的關鍵技術，完成了相關的VIV監(jiān)測性能試驗，取得的研究成果具有重要的理論意義和實際應用價值，部分成果已經完成轉化。論文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下：
　　(1)構建了基于運動參數(shù)

2、的海洋管線VIV監(jiān)測數(shù)學模型
　　考慮深水隔水管的VIV特點、平臺運動、洋流拖曳和監(jiān)測設備布放等因素的影響，建立了基于運動參數(shù)的深水隔水管VIV監(jiān)測模型。定量分析了基于變長懸跨VIV監(jiān)測模型的鉸支-鉸支約束和固定-鉸支約束的懸跨位移響應特征和轉角分布規(guī)律，建立了基于運動參數(shù)的懸跨管線 VIV監(jiān)測模型。仿真分析了所建模型的特點，角度旋轉不改變VIV的頻率特征，為VIV識別提供判斷依據(jù)。
　　(2)提出了一種基于等弧分布的隔水管

3、VIV應變監(jiān)測模型
　　研究了“十”字正交陣結構的隔水管VIV應變監(jiān)測模型特點，提出了一種基于等弧分布的VIV應變監(jiān)測模型，并推導了其最大應變方向的判別方法。實驗結果證明了監(jiān)測模型的正確性和有效性。
　　(3)構建了基于加速度和流速特征的VIV識別方法，提出了基于加速度、流速和應變特征的VIV識別方法。
　　針對基于數(shù)據(jù)級融合的VIV識別方法的各種缺點和不足，研究了基于異類特征級融合的VIV識別方法。壓縮了加速度數(shù)據(jù)預

4、處理的角度旋轉范圍，降低了數(shù)據(jù)運算量。建立了基于最小頻率數(shù)目的VIV數(shù)據(jù)搜索方法，分析了基于矩陣分解的頻率和幅值特征提取方法，構建了基于加速度和流速特征的VIV識別方法，用于深水隔水管和懸跨 VIV監(jiān)測。考慮到深水隔水管附屬構件對VIV的干擾，進而提出了基于加速度、流速和應變特征的VIV識別方法，具有更高的準確度，更小的誤差，且VIV識別算法精度高、運算量更小、效率更高。
　　(4)提出了基于最優(yōu)中繼的特征參數(shù)低功耗傳輸方法

5、>　　針對單測點VIV特征參數(shù)傳輸問題，提出了基于最優(yōu)中繼的特征參數(shù)低功耗傳輸方法。仿真結果表明，該方法通過實現(xiàn)每跳中繼距離上最優(yōu)功率傳輸，來達到系統(tǒng)整體能耗全局最小化。
　　(5)提出了基于并行協(xié)作空時復用的參數(shù)傳輸方法
　　針對多測點VIV特征參數(shù)傳輸問題，在分析了TDMA適用性的基礎上，提出了基于并行協(xié)作空時復用的參數(shù)傳輸方法。仿真結果表明，所提方法的總體性能優(yōu)于基于TDMA的傳輸方法。
　　(6)構建了渦激振動