海洋管線渦激振動(dòng)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、論文結(jié)合國(guó)家科技重大專項(xiàng)“海洋深水油氣田開(kāi)發(fā)工程”項(xiàng)目之課題“隔水管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究”任務(wù)開(kāi)展工作。根據(jù)海洋管線渦激振動(dòng)（VIV，Vortex-Induced Vibration）監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀、存在的科學(xué)問(wèn)題以及工程實(shí)際應(yīng)用的基本要求，深入研究了VIV監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，完成了相關(guān)的VIV監(jiān)測(cè)性能試驗(yàn)，取得的研究成果具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，部分成果已經(jīng)完成轉(zhuǎn)化。論文的主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)構(gòu)建了基于運(yùn)動(dòng)參數(shù)

2、的海洋管線VIV監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型
　　考慮深水隔水管的VIV特點(diǎn)、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)、洋流拖曳和監(jiān)測(cè)設(shè)備布放等因素的影響，建立了基于運(yùn)動(dòng)參數(shù)的深水隔水管VIV監(jiān)測(cè)模型。定量分析了基于變長(zhǎng)懸跨VIV監(jiān)測(cè)模型的鉸支-鉸支約束和固定-鉸支約束的懸跨位移響應(yīng)特征和轉(zhuǎn)角分布規(guī)律，建立了基于運(yùn)動(dòng)參數(shù)的懸跨管線 VIV監(jiān)測(cè)模型。仿真分析了所建模型的特點(diǎn)，角度旋轉(zhuǎn)不改變VIV的頻率特征，為VIV識(shí)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(yīng)變監(jiān)測(cè)模型
　　研究了“十”字正交陣結(jié)構(gòu)的隔水管VIV應(yīng)變監(jiān)測(cè)模型特點(diǎn)，提出了一種基于等弧分布的VIV應(yīng)變監(jiān)測(cè)模型，并推導(dǎo)了其最大應(yīng)變方向的判別方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了監(jiān)測(cè)模型的正確性和有效性。
　　(3)構(gòu)建了基于加速度和流速特征的VIV識(shí)別方法，提出了基于加速度、流速和應(yīng)變特征的VIV識(shí)別方法。
　　針對(duì)基于數(shù)據(jù)級(jí)融合的VIV識(shí)別方法的各種缺點(diǎn)和不足，研究了基于異類特征級(jí)融合的VIV識(shí)別方法。壓縮了加速度數(shù)據(jù)預(yù)

4、處理的角度旋轉(zhuǎn)范圍，降低了數(shù)據(jù)運(yùn)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(gòu)建了基于加速度和流速特征的VIV識(shí)別方法，用于深水隔水管和懸跨 VIV監(jiān)測(cè)?？紤]到深水隔水管附屬構(gòu)件對(duì)VIV的干擾，進(jìn)而提出了基于加速度、流速和應(yīng)變特征的VIV識(shí)別方法，具有更高的準(zhǔn)確度，更小的誤差，且VIV識(shí)別算法精度高、運(yùn)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(duì)單測(cè)點(diǎn)VIV特征參數(shù)傳輸問(wèn)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(jié)果表明，該方法通過(guò)實(shí)現(xiàn)每跳中繼距離上最優(yōu)功率傳輸，來(lái)達(dá)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(shí)復(fù)用的參數(shù)傳輸方法
　　針對(duì)多測(cè)點(diǎn)VIV特征參數(shù)傳輸問(wèn)題，在分析了TDMA適用性的基礎(chǔ)上，提出了基于并行協(xié)作空時(shí)復(fù)用的參數(shù)傳輸方法。仿真結(jié)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(gòu)建了渦激振動(dòng)