【摘要】：我國擁有廣闊的“藍色國土”,海洋油氣資源蘊藏豐富,進行海洋油氣資源勘探有著十分重大的意義。海洋地震拖纜系統(tǒng)是海上地震勘探的關(guān)鍵設(shè)備之一,拖纜系統(tǒng)又是一個技術(shù)密集度高,涉及學(xué)科面廣的復(fù)雜系統(tǒng),目前國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備都還完全依賴于進口。在海洋地震拖纜系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用過程中,準確預(yù)報拖纜姿態(tài)是一個重要目標,日益受到人們的重視,越來越多的學(xué)者和研究人員致力做這方面的研究。 本文以海洋地震拖纜系統(tǒng)作為研究對象,在前人研究的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進行深入的研究,建立了一個比較完善的姿態(tài)仿真系統(tǒng),通過數(shù)值仿真研究拖纜在各種參數(shù)及工況下的姿態(tài);在此基礎(chǔ)上,對拖纜姿態(tài)控制進行初步研究。通過本研究,旨在建立海洋地震拖纜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并對其姿態(tài)進行準確的預(yù)報和有效的控制,為海洋地震拖纜系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文主要的研究內(nèi)容和成果可以歸納如下: 首先,在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上,本文回顧了海洋地震拖纜系統(tǒng)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀,確立了海洋地震拖纜為研究對象,數(shù)值仿真為研究方法,對海洋地震拖纜進行姿態(tài)仿真及控制研究。在考慮橫向海流、拖纜負浮力、尾拖、應(yīng)力應(yīng)變等因素的基礎(chǔ)上,建立拖纜三維集中質(zhì)量模型,列出節(jié)點控制方程,并結(jié)合邊界條件,推導(dǎo)出控制方程的數(shù)學(xué)表達式;研究非線性方程組解法,采用Newton迭代法求解節(jié)點控制方程。在Matlab環(huán)境下,根據(jù)Newton迭代法編寫節(jié)點控制方程求解程序,用以拖纜姿態(tài)仿真;對拖纜姿態(tài)進行仿真,得到拖纜在典型工況下水平和深度方向上的偏移量,以及沿拖纜方向的內(nèi)部拉力和水阻力分布;詳細分析海流、拖船航速、尾拖、拖纜楊氏模量和泊松比、拖纜彈性段所取長度、水阻力系數(shù)等因素對拖纜姿態(tài)的影響,得出了規(guī)律性結(jié)論,為海上地震拖纜系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選擇提供了一定的理論依據(jù)。最后,在拖纜姿態(tài)仿真基礎(chǔ)上,研究拖纜姿態(tài)控制原理,引入拖纜姿態(tài)控制裝置——嵌入式“水鳥”,設(shè)計了海上地震拖纜姿態(tài)控制系統(tǒng);分析控制力大小及施力個數(shù)對拖纜姿態(tài)的影響,對實施控制后的拖纜進行姿態(tài)仿真,仿真結(jié)果表明嵌入式“水鳥”對地震拖纜姿態(tài)具有較好的控制效果。 本文建立了海洋地震拖纜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對橫向流作用下的海洋地震拖纜進行姿態(tài)仿真研究,得出了規(guī)律性結(jié)論,并提出了一種拖纜姿態(tài)控制的有效方法,為海洋地震拖纜系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P715.5
【圖文】：

而到 2012 年之后只有深水地區(qū)的產(chǎn)量會繼續(xù)增加，其他石油地區(qū)量可能達到頂峰�，F(xiàn)在陸上油氣產(chǎn)量已處于下降之中，不斷上升的深水油氣產(chǎn)補充現(xiàn)有產(chǎn)量不足的重要來源之一。據(jù)英國道格拉斯統(tǒng)計，2004~2015 年世界油氣產(chǎn)量構(gòu)成圖見圖 1-1、圖 1-2。

( a ) 2004 年 ( b ) 2015 年圖 1-1 2004~2015 世界石油產(chǎn)量構(gòu)成Fig. 1-1 Oil output composition in the world from 2004 to 2015

圖 2-2 圓柱表面壓強系數(shù) Cp分布圖Fig. 2-2 Distribution of pressure coefficient Cparound cylindrical surface圖 2-3 粘性流體圓柱繞流Fig. 2-3 Viscous flow around cylinder

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 王春杰;橫向流作用下海洋地震拖纜姿態(tài)控制研究[D];上海交通大學(xué);2011年

2 段磊;“嵌入式”海洋地震拖纜控制器設(shè)計與研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 吳U営

本文編號：2750830