所獲獎(jiǎng)勵(lì)：2023年度中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

主要完成人：朱紅鈞、徐萬(wàn)海、王軍雷、高岳、閆術(shù)明、梁凱

主要完成單位：西南石油大學(xué)、天津大學(xué)、鄭州大學(xué)、中國(guó)石油天然氣管道工程股份有限公司

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目：1）“嚴(yán)重段塞內(nèi)流與非線(xiàn)性剪切外流夾擊下的柔性立管多場(chǎng)多相耦合振動(dòng)機(jī)理研究”（編號(hào)：51979238）；2）“基于VIVACE海流能發(fā)電技術(shù)的海洋立管渦激振動(dòng)自利用-自控制理論與實(shí)驗(yàn)研究”（編號(hào)：51679167）；3）“海底多跨懸空輸流管道流-固-土多場(chǎng)耦合機(jī)理及渦激振動(dòng)特性研究”（編號(hào)：51479135）；4）“類(lèi)高爾夫球表面結(jié)構(gòu)增強(qiáng)風(fēng)致振動(dòng)壓電能量俘獲性能機(jī)理與方法”（編號(hào)：51977196）。國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金：1）“段塞內(nèi)流與剪切外流共同作用下柔性立管振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究”（編號(hào)：11502220）；2）“脈動(dòng)內(nèi)流-立管-外流漩渦脫落流-固耦合系統(tǒng)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特性研究”（編號(hào)：51209161）；3）“渦激振動(dòng)壓電俘能的緊耦合機(jī)理研究”（編號(hào)：51606171）。

海洋管道是海上油氣輸送的紐帶，其內(nèi)部承載著高壓油氣多相流，外部承受海洋波流的沖擊，服役環(huán)境異常惡劣。隨著深水油氣資源開(kāi)發(fā)力度的加大，大長(zhǎng)徑比海洋管道的柔性凸顯，在內(nèi)外流耦合作用下的振動(dòng)響應(yīng)表現(xiàn)出高階、多模態(tài)參與的特征。此外，受海底地形起伏和局部海床沖刷的影響，海底管道懸跨段普遍存在，且跨度較長(zhǎng)，裸露的懸跨管在海流沖擊下也存在不同程度的水動(dòng)力響應(yīng)。當(dāng)海洋管道振動(dòng)頻率與管道自身固有頻率接近時(shí)，振動(dòng)進(jìn)入鎖定區(qū)，振幅明顯增大，加速了海洋管道的疲勞損傷，降低了管道的使用壽命。一旦海洋管道因振動(dòng)發(fā)生疲勞失效，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，且對(duì)局部海洋環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞。西南石油大學(xué)等單位歷經(jīng)10多年聯(lián)合攻關(guān)，突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，主要成果如下：

（1）構(gòu)建了海洋管道多場(chǎng)多相耦合振動(dòng)預(yù)測(cè)模型，提出了非介入同步采集海洋管道振動(dòng)與管內(nèi)多相流動(dòng)的測(cè)試方法；

（2）提出了海洋管道渦激振動(dòng)的“主動(dòng)”與被動(dòng)協(xié)同控制方法，發(fā)明了無(wú)能耗的“主動(dòng)”與被動(dòng)協(xié)同控制裝置，延長(zhǎng)了海洋管道的服役壽命；

（3）形成了流致旋轉(zhuǎn)與流致振動(dòng)能量同步俘獲技術(shù)，發(fā)明了流致旋轉(zhuǎn)與流致振動(dòng)能量俘獲一體化裝置，提升了海流能量轉(zhuǎn)化效率。

成果出版了4部學(xué)術(shù)專(zhuān)著，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利51件（包括國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利2件），發(fā)表學(xué)術(shù)論文161篇，其中SCI收錄論文128篇、中文EI和CSCD收錄論文33篇。研究成果攻克了復(fù)雜的技術(shù)難題，關(guān)鍵技術(shù)自主可控，創(chuàng)新性強(qiáng)，為海洋油氣管道的安全輸運(yùn)提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐，已在國(guó)內(nèi)外多個(gè)海洋管道項(xiàng)目推廣應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

海洋管道流致振動(dòng)控制與能量俘獲裝置