【摘要】：隨著電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜,影響油氣管道的電磁因素增多,其中高空電磁脈沖(HEMP)便是其中一種非常重要的電磁因素,并且能夠在管道上感應(yīng)出電壓和電流,若電壓過(guò)高,可能會(huì)使管道的涂層遭到破壞,甚至可能會(huì)危及到管道運(yùn)行維護(hù)工作者的安全,同時(shí)耦合出的電流也會(huì)加快管道的腐蝕;另外,由于導(dǎo)體耦合響應(yīng)計(jì)算中往往由于一些不確定性因素導(dǎo)致輸入?yún)?shù)偏離預(yù)先設(shè)定的值,可知確定的輸入得到確定性的結(jié)果是不全面的;由此可見(jiàn),對(duì)埋地管道HEMP耦合響應(yīng)的不確定度量化進(jìn)行研究的意義重大。論文首先基于傳輸線理論建立了管道大地傳輸線的計(jì)算模型,根據(jù)合成波的思想求解了埋地管道電磁耦合的電流電壓微分方程,進(jìn)而得到了計(jì)算電流電壓的BLT方程;分析了埋地管道所處的高空電磁脈沖環(huán)境,研究了電磁波入射狀態(tài)和埋地深度對(duì)地下激勵(lì)電場(chǎng)的影響,得到了激勵(lì)電場(chǎng)在地下的傳播規(guī)律。在耦合響應(yīng)計(jì)算中,當(dāng)考慮輸入?yún)?shù)的不確定時(shí),由于傳統(tǒng)的蒙特卡羅方法(MC)隨著所用樣本數(shù)的增多計(jì)算效率顯著下降,本文基于隨機(jī)配點(diǎn)法(SC)和隨機(jī)降階法(SROM)構(gòu)建了含有不確定參數(shù)的埋地管道耦合響應(yīng)計(jì)算模型,研究了隨機(jī)配點(diǎn)法配置點(diǎn)和隨機(jī)降階法樣本點(diǎn)的選取方法。在埋地管道高空電磁脈沖(HEMP)耦合響應(yīng)的計(jì)算中,本文取時(shí)域響應(yīng)峰值的絕對(duì)值進(jìn)行研究,當(dāng)大地電導(dǎo)率、埋地深度和負(fù)載僅有一個(gè)為輸入隨機(jī)變量時(shí),以蒙特卡洛方法為參考,將SC方法和SROM方法分別與蒙特卡羅方法進(jìn)行對(duì)比,得到兩種方法對(duì)單個(gè)隨機(jī)變量時(shí)的適用情況,進(jìn)而驗(yàn)證了兩種方法的有效性。另外,由于埋地管道所處環(huán)境的復(fù)雜性,本文同時(shí)對(duì)含兩個(gè)或三個(gè)不確定參數(shù)的埋地管道耦合響應(yīng)進(jìn)行了研究,把輸入?yún)?shù)主要分為兩組,一組中參數(shù)包括仰角、方位角、場(chǎng)源方位角,另一組中參數(shù)包括大地電導(dǎo)率、埋地深度和管道兩端負(fù)載;分別研究了當(dāng)兩組參數(shù)中的兩個(gè)和三個(gè)輸入?yún)?shù)為不確定變量時(shí)埋地管道耦合響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)信息,并得到SC和SROM方法不同樣本數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差,進(jìn)而評(píng)估兩種方法對(duì)多個(gè)隨機(jī)變量的適用性;緊接著應(yīng)用SC方法得到含有四個(gè)不確定變量(仰角、方位角、場(chǎng)源方位角、管道轉(zhuǎn)角)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息。最后論文引入了不確定輸入?yún)?shù)敏感度的方差分析方法,并基于隨機(jī)配點(diǎn)法(SC)研究了埋地管道高空電磁脈沖耦合響應(yīng)對(duì)不確定輸入?yún)?shù)的敏感度,得到了參數(shù)的敏感度指標(biāo),根據(jù)敏感度指標(biāo)對(duì)參數(shù)的重要程度進(jìn)行了排序,本文的研究方法和結(jié)果對(duì)埋地管道電磁兼容的不確定度量化分析具有一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

道相連的電子設(shè)備的功能紊亂，發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。本章基于傳電磁耦合微分方程，結(jié)合合成波的思想對(duì)耦合方程進(jìn)行了求流電壓的 BLT 方程，給出了埋地油氣管道阻抗和導(dǎo)納的計(jì)的高空電磁脈沖環(huán)境進(jìn)行了分析，給出了仰角服從的物理分源方位角、地磁傾角的關(guān)系；最后分析了激勵(lì)電場(chǎng)隨入射波度的變化情況。道電磁耦合方程推導(dǎo)線中信號(hào)的傳輸會(huì)隨著頻率的變化而發(fā)生變化，其主要原因長(zhǎng)差不多或者遠(yuǎn)大于電磁波波長(zhǎng)的時(shí)候，這時(shí)就需要考慮電導(dǎo)體傳輸線看作長(zhǎng)線，此種情況稱(chēng)為長(zhǎng)線效應(yīng)；因此當(dāng)頻率來(lái)分析了，，這時(shí)需要采用分布參數(shù)方法來(lái)分析電磁波傳播道電磁耦合的第一微分方程界電磁場(chǎng)作用于埋地金屬管道的示意圖，管道沿 x 軸方向

8)和式(2.9)則可把埋地管道電磁耦合的散射電壓方程寫(xiě)( )( ,0, )scatxdV xZI E x hdx 面波，可把它的垂直和水平極化分量寫(xiě)為[46]：00cossinvhE EE E 激勵(lì)下，埋地金屬管道受到的激勵(lì)電場(chǎng)為：0sincos cos0 00 0 00( sin cos sin )( )cos cosg thtjk xx v v t h hg g gg tE E T E T e ej jkjk 菲涅爾傳輸系數(shù)，g 為土壤傳播常數(shù)，0k 為真空傳播常道電磁耦合的第二微分方程
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TE973.91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2694935