埋地管道电磁脉冲响应的不确定度量化

发布时间：2020-06-03 14:07

【摘要】：随着电磁环境越来越复杂,影响油气管道的电磁因素增多,其中高空电磁脉冲(HEMP)便是其中一种非常重要的电磁因素,并且能够在管道上感应出电压和电流,若电压过高,可能会使管道的涂层遭到破坏,甚至可能会危及到管道运行维护工作者的安全,同时耦合出的电流也会加快管道的腐蚀;另外,由于导体耦合响应计算中往往由于一些不确定性因素导致输入参数偏离预先设定的值,可知确定的输入得到确定性的结果是不全面的;由此可见,对埋地管道HEMP耦合响应的不确定度量化进行研究的意义重大。论文首先基于传输线理论建立了管道大地传输线的计算模型,根据合成波的思想求解了埋地管道电磁耦合的电流电压微分方程,进而得到了计算电流电压的BLT方程;分析了埋地管道所处的高空电磁脉冲环境,研究了电磁波入射状态和埋地深度对地下激励电场的影响,得到了激励电场在地下的传播规律。在耦合响应计算中,当考虑输入参数的不确定时,由于传统的蒙特卡罗方法(MC)随着所用样本数的增多计算效率显著下降,本文基于随机配点法(SC)和随机降阶法(SROM)构建了含有不确定参数的埋地管道耦合响应计算模型,研究了随机配点法配置点和随机降阶法样本点的选取方法。在埋地管道高空电磁脉冲(HEMP)耦合响应的计算中,本文取时域响应峰值的绝对值进行研究,当大地电导率、埋地深度和负载仅有一个为输入随机变量时,以蒙特卡洛方法为参考,将SC方法和SROM方法分别与蒙特卡罗方法进行对比,得到两种方法对单个随机变量时的适用情况,进而验证了两种方法的有效性。另外,由于埋地管道所处环境的复杂性,本文同时对含两个或三个不确定参数的埋地管道耦合响应进行了研究,把输入参数主要分为两组,一组中参数包括仰角、方位角、场源方位角,另一组中参数包括大地电导率、埋地深度和管道两端负载;分别研究了当两组参数中的两个和三个输入参数为不确定变量时埋地管道耦合响应的统计信息,并得到SC和SROM方法不同样本数时的相对误差,进而评估两种方法对多个随机变量的适用性;紧接着应用SC方法得到含有四个不确定变量(仰角、方位角、场源方位角、管道转角)的相关统计信息。最后论文引入了不确定输入参数敏感度的方差分析方法,并基于随机配点法(SC)研究了埋地管道高空电磁脉冲耦合响应对不确定输入参数的敏感度,得到了参数的敏感度指标,根据敏感度指标对参数的重要程度进行了排序,本文的研究方法和结果对埋地管道电磁兼容的不确定度量化分析具有一定的参考价值。
【图文】：

道相连的电子设备的功能紊乱，发出错误信号。本章基于传电磁耦合微分方程，结合合成波的思想对耦合方程进行了求流电压的 BLT 方程，给出了埋地油气管道阻抗和导纳的计的高空电磁脉冲环境进行了分析，给出了仰角服从的物理分源方位角、地磁倾角的关系；最后分析了激励电场随入射波度的变化情况。道电磁耦合方程推导线中信号的传输会随着频率的变化而发生变化，其主要原因长差不多或者远大于电磁波波长的时候，这时就需要考虑电导体传输线看作长线，此种情况称为长线效应；因此当频率来分析了，，这时需要采用分布参数方法来分析电磁波传播道电磁耦合的第一微分方程界电磁场作用于埋地金属管道的示意图，管道沿 x 轴方向

8)和式(2.9)则可把埋地管道电磁耦合的散射电压方程写( )( ,0, )scatxdV xZI E x hdx 面波，可把它的垂直和水平极化分量写为[46]：00cossinvhE EE E 激励下，埋地金属管道受到的激励电场为：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 菲涅尔传输系数，g 为土壤传播常数，0k 为真空传播常道电磁耦合的第二微分方程
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE973.91

【参考文献】

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本文编号：2694935