隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長,人類對石油天然氣的需求急速增加,海洋石油資源日益成為各國爭奪的戰(zhàn)略重點,在此背景下,海洋勘探技術(shù)已成為我國急需發(fā)展的重要領(lǐng)域。海洋資源勘探系統(tǒng)為技術(shù)密集度高、學(xué)科跨度大的復(fù)雜系統(tǒng),其中,地震拖纜是關(guān)鍵的勘探設(shè)備之一,目前用于勘探的地震拖纜大多有三千到八千米長。在實際海上勘探作業(yè)過程中,勘探信號采集的穩(wěn)定和有效性對拖纜深度和間距的控制有著一定的要求,這對于長數(shù)千米的水下拖纜而言并不容易。要解決這個控制問題的一個關(guān)鍵就在于準(zhǔn)確預(yù)報拖纜姿態(tài)、掌握拖纜動力學(xué)特性。本文以海洋地震拖纜系統(tǒng)為研究對象,在前人研究成果的基礎(chǔ)上,用微元法建立了拖纜系統(tǒng)三維動力學(xué)模型,對拖纜方程在空間上運用有限差分算法、在時間上用廣義α算法離散求解,運用計算機(jī)仿真技術(shù)研究了拖纜在穩(wěn)態(tài)工況下的姿態(tài)和纜上張力分布情況以及在動態(tài)工況下拖纜的深度和張力變化情況,實現(xiàn)了海洋地震拖纜姿態(tài)仿真。同時,對拖纜姿態(tài)主動控制策略進(jìn)行了探索。本文通過理論分析指出了傳統(tǒng)有限差分算法在時域上存在的缺陷,將廣義α算法引入拖纜三維模型求解,并通過實際算例驗證了該算法的優(yōu)越性,得出該算法適用于非線性拖纜方程求解的結(jié)論；通過計算機(jī)仿真... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 世界海洋油氣資源現(xiàn)狀
        1.1.2 海洋勘探技術(shù)
        1.1.3 海洋地震勘探技術(shù)
    1.2 海洋地震拖纜姿態(tài)控制的意義
    1.3 本文主要研究內(nèi)容和方法
第二章 海洋地震拖纜系統(tǒng)動力學(xué)模型
    2.1 拖纜坐標(biāo)系
        2.1.1 坐標(biāo)系定義及變換
        2.1.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中的微分關(guān)系
    2.2 海洋地震拖纜數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 基本假設(shè)
        2.2.2 拖纜力平衡方程
        2.2.3 拖纜運動方程
        2.2.4 拖纜邊界條件
        2.2.5 拖纜控制方程
    2.3 拖纜模型的線性化
    2.4 本章小結(jié)
第三章 海洋地震拖纜系統(tǒng)模型求解
    3.1 基于有限差分算法的拖纜控制方程空間離散
    3.2 基于廣義α算法的拖纜控制方程時間離散
        3.2.1 有限差分算法時域局限性
        3.2.2 廣義α算法
        3.2.3 拖纜方程時間離散
    3.3 拖纜方程的全離散形式
    3.4 拖纜離散方程求解
        3.4.1 松弛法求解原理和過程
        3.4.2 松弛法在拖纜離散方程求解中的應(yīng)用
    3.5 本章小結(jié)
第四章 海洋地震拖纜姿態(tài)仿真
    4.1 對廣義α算法優(yōu)越性驗證的仿真計算
    4.2 典型工況下拖纜姿態(tài)仿真
        4.2.1 拖纜系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真
        4.2.2 拖纜系統(tǒng)動態(tài)仿真
    4.3 本章小結(jié)
第五章 海洋地震拖纜主動控制策略
    5.1 嵌入式(直接式)拖纜控制器及定位系統(tǒng)
    5.2 拖纜系統(tǒng)主動控制原理
    5.3 基于李雅普諾夫理論的拖纜水平方向控制策略
        5.3.1 水鳥控制系統(tǒng)模型
        5.3.2 振動控制策略
        5.3.3 控制策略仿真計算
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文



本文編號：3421832