《多相流態輸運管道振動信號的動態監測與故障預警》是依託浙江大學，由雷華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多相流態輸運管道振動信號的動態監測與故障預警
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：雷華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於輸運管道多相耦合振動在理論和工程套用上的重要意義，多年來一直是國內外學者關注的前沿和熱點問題之一。本項目以多相流態輸運管道為研究對象，以彈性和結構動力學以及隨機非線性動力學的理論和方法為基礎，建立輸運管道橫向、縱向和扭轉三種振動形式下的隨機非線性動力學模型；利用頻域濾波法對基於測試獲得的雜亂信號去除測試噪聲，發展非線性時間序列分析和相空間重構方法，將一維時間序列信號重構到高維相空間，進一步分析系統樣本回響的隨機非線性動力學特徵以及雜亂振動信號在重構後的高維相空間中的不同拓撲流形結構，對雜亂振動信號進行識別和分類；通過對分別基於理論模型與實測所得信號的動力學行為與經重構後信號的拓撲流形結構特徵的比較與分析，對動力學模型和實測方案進行最佳化，初步實現對多相流態輸運管道振動信號的準確動態監測與故障預警。
結題摘要
項目按計畫順利完成。以多相流態輸流管道為研究對象，以彈性和結構力學以及隨機非線性動力學相關理論及方法為基礎，建立了不同支撐條件下輸流管道的隨機非線性動力學模型，討論了不同隨機環境下管道的複雜動力學行為。首先，採用鐵木辛柯直梁模型，結合運輸管道實際工況，給出確定性周期激勵和窄帶有界噪聲參數/外激勵的聯合擾動形式，建立了輸流管隨機非線性動力學模型。其次利用三角級數模擬和伽遼金截斷方法，對連續模型離散化，通過選取不同階次的振動模態運動方程，利用隨機振動和和隨機非線性動力學進行理論分析；由於多相流態運輸管道是連續系統，其離散化後的模型通常是高維的，這裡通過特殊的二自由度系統，結合多相流態運輸管道壁壓力分布統計特性，套用高維隨機梅爾尼科夫方法，分析有界噪聲作用下系統動力學特性隨參數變化特徵和回響動態特性對應的參數分布區域。之後，藉助龍格-庫塔方法，發展了隨機胞映射和隨機龐加萊映射方法，研究了隨機非線性動力學系統在龐加萊截面上離散點集和怪引子受隨機激勵強度和其他參數的影響、相互碰撞和融合等變化規律。然後，在豎直支撐系統基礎上，對模型中重力參數進行了分析和研究，進而將研究拓展至一般傾斜支撐條件，並分析重力參數對系統的影響。最後，基於建立的模型進行相應的數值模擬和實驗分析，完善實驗測試點的布局、最佳化，對運輸過程中管道振動的動態演化趨勢作了合理和有效預測，不同條件支撐條件下的輸流管道振動的有限元和實驗分析結果驗證了理論與方法的正確性。此外，本項目還對管材的增強增韌和材料剝離回收進行了研究，對改善輸流管道材料振動特性、降低成本和環保方面起到了重要作用。
