海洋資源勘探系統(tǒng)是海洋勘探技術的重要組成部分,其中海洋地震拖纜是此系統(tǒng)的關鍵設備之一。在實際的勘探過程中,拖纜阻力對勘探的效率和質量以及整個勘探系統(tǒng)的安全性有著比較大的影響,因此有必要對速度、外界干擾等影響因素進行研究。論文以海洋地震拖纜為研究對象,首先建立了海洋地震拖纜三維數學模型,通過線性化方法,得到拖纜二維運動方程,為模型拖纜的數值計算和實驗研究提供了理論依據。為分析速度等因素對拖纜阻力的影響,對模型拖纜進行數值計算,得到不同速度下模拖纜的阻力,并得出在速度較低時,拖纜阻力與速度的二次方基本成正比關系。為能夠準確測量拖纜阻力,考慮水下實驗的特殊性和被測力的范圍等因素,基于應變測試技術設計并制作了符合實驗要求的彈性測力機構。對此測力機構進行了有限元分析和標定實驗,證實此測力機構在實驗要求的測力范圍內有很好的線性度和靈敏度,此設計也為今后相似的水下實驗提供了一種可行的測力方法。為研究速度、橫向干擾等因素對拖纜阻力的影響,論文基于上述測力機構和縮尺比理論設計并完成了模型拖纜的拖曳實驗,對實驗結果進行計算分析,得出以下結論:無外部激勵時拖纜阻力與拖曳速度的二次方成正比關系,驗證了數值計算...

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 國際方面
        1.1.2 國內方面
    1.2 海洋勘探技術發(fā)展歷程
    1.3 海洋地震勘探拖纜系統(tǒng)
        1.3.1 拖纜系統(tǒng)介紹
        1.3.2 水鳥內部控制系統(tǒng)介紹
    1.4 拖纜系統(tǒng)研究現狀
        1.4.1 拖纜的數值研究
        1.4.2 拖纜的實驗研究
    1.5 論文主要工作和創(chuàng)新點
第2章 水下拖纜系統(tǒng)動力學模型
    2.1 拖纜坐標系
        2.1.1 坐標系定義及變換
        2.1.2 坐標系轉換中的微分關系
    2.2 海洋地震拖纜數學模型
        2.2.1 基本假設
        2.2.2 拖纜作用力平衡方程
        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
第3章 模型拖纜數值計算
    3.1 流體動力學控制方程
        3.1.1 質量守恒方程
        3.1.2 動量守恒方程
    3.2 SSTk-ω湍流模型
    3.3 模型拖纜的數值計算
        3.3.1 模型拖纜的計算域和網格劃分
        3.3.2 數值計算結果
    3.4 本章小結
第4章 模型拖纜實驗設計
    4.1 實驗目的及難點
    4.2 實驗方案設計
        4.2.1 實驗系統(tǒng)的設計
        4.2.2 實驗對象及工況的設計
        4.2.3 實驗過程的設計
    4.3 實驗裝置與設備
        4.3.1 拖曳水池及拖車系統(tǒng)
        4.3.2 模型拖纜
        4.3.3 數據采集分析設備
        4.3.4 橫向干擾激勵系統(tǒng)
        4.3.5 水下攝像機
    4.4 本章小結
第5章 彈性測力機構的設計及應用
    5.1 彈性測力機構的設計目的和要求
    5.2 彈性測力機構的結構設計和測力原理
    5.3 彈性測力機構各部件的選取
        5.3.1 套筒及連桿的選取
        5.3.2 彈性元件的選取
        5.3.3 應變片的選取
    5.4 彈性測力機構的理論分析與數值計算
        5.4.1 傳感器機構受力理論分析
        5.4.2 有限元法求解彈性測力機構
    5.5彈性測力機構的標定實驗
        5.5.1 實驗原理和設計
        5.5.2 實驗過程和數據記錄
    5.6 實驗結果計算和對比分析
    5.7 本章小結
第6章 無外部激勵模型拖纜阻力實驗
    6.1 數據處理與轉換
    6.2 尾拖阻力實驗分析
        6.2.1 實驗信號記錄與數據計算
        6.2.2 尾拖實驗結果分析
    6.3 拖纜阻力實驗分析
        6.3.1 實驗信號記錄及數據計算
        6.3.2 拖纜阻力實驗分析
        6.3.3 數值計算與實驗結果的比較
    6.4 量綱分析法在拖纜阻力計算中的應用
        6.4.1 量綱
        6.4.2 量綱分析原理
        6.4.3 量綱分析的一般方法
        6.4.4 拖纜阻力的量綱分析法
第7章 橫向正弦激勵下模型拖纜阻力實驗
    7.1 拖纜阻力數據信號記錄
    7.2 阻力數據計算與實驗結果分析
    7.3 受低頻干擾的一般拖纜的阻力估算
    7.4 本章小結
第8章 總結與展望
    8.1 全文總結
    8.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況



本文編號：3840769