基于多迁移碰撞行为响应的携砂搅动流管道流动安全监测方法及其在海洋油气运输中的应用

本文提出了一种基于多迁移碰撞行为响应的携砂搅动流管道安全监测方法，创新性地融合了鲁棒经验模态分解（REMD）算法与轻量化深度学习架构（DSC-BiLSTM-SATT），实现了对砂粒含量（0-20g）的高精度识别（平均准确率达95.17%），显著提升了海洋管道运输系统在复杂流态下的流动安全性与可靠性。

　　

Section snippets

Experimental facility

图1展示了携砂搅动流管道弯头振动信号采集系统的示意图，主要由三个子系统组成：①搅动流循环子系统（流体动力系统和流体循环管道）；②碰撞响应采集子系统（高频加速度计组和数据采集系统）；③实验测量段（管道弯头和流体可视化装置）。具体而言，搅动流...

Characterization of REMD-assisted sand particle multifrequency scale response

携砂搅动流的碰撞响应特征极为复杂。由颗粒-壁面、颗粒-流体和流体-壁面相互作用诱发的多频响应特征高度重叠，且微弱砂粒的振动响应被强烈的湍流噪声所淹没。因此，选择合适的时频分析方法是准确表征和捕获全尺度砂粒响应信息的关键。

Datasets construction based on multifrequency scale response

气液两相搅动流表现出过度耦合特性，具有剧烈且无序的湍流波动，导致由流动携带的砂粒冲击管壁所激发的微弱碰撞响应信噪比（SNR）较低。如图7(a)所示，携砂搅动流激发的碰撞响应表现出三个不同的频率响应范围：①在10 kHz以下的超低SNR频带，该区域的幅频响应强度在...

Conclusion

本文提出了一种基于多迁移碰撞行为响应的搅动流管道流动安全监测方法。所构建的DSC-BiLSTM-SATT智能识别模型具有参数量少、运算成本低、数据特征提取效率高等优点。该方法可应用于搅动流系统中管道弯头处振动响应强度及砂粒浓度的实时监测，有助于为海洋管道防砂与侵蚀风险评估提供数据支撑。