本发明专利技术公开一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质，属于特征提取领域、参数曲线拟合领域和参数反演技术领域。针对基于破损口光学图像特征的泄漏源检测方法存在定位速度慢、检出率低、误报率高等缺陷面，以水下输气管道破损口泄漏产生的气泡羽流为研究对象，基于水下气体扩散几何模型，气泡羽流从泄漏口扩散至水面的全周期尺度分布规律可被量化，从中降维解析得到溯源关键参数。综合利用气泡羽流运动形态模型，进行气泡羽流运动参数降维解析与水下气体扩散几何模型时空关联性拟合，提出波浪场中气泡羽流溯源参数反演方法，实现水下输气管道泄漏源参数准确获取。实现水下输气管道泄漏源参数准确获取。实现水下输气管道泄漏源参数准确获取。
【技术实现步骤摘要】
水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质
[0001]本专利技术属于特征提取领域、参数曲线拟合领域和参数反演
，更具体地，涉及一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质。
技术介绍
[0002]水下输气管道担负着海底油气集输的重要任务，它的安全、可靠运行直接关系到海上油田正常生产和海洋生态环境安全。由于工作环境复杂，条件恶劣，水下输气管道存在较大损伤泄漏风险。因此，开展水下输气管道泄漏溯源技术的研究工作，对诊断险情、快速维修，保障水下输气管道的安全可靠运行具有重要意义。从管道破损口泄漏的气体，夹带海水向上运动形成气泡羽流。气泡羽流具有不可避免、存活时间长、难以模仿等特点[3]。由于湍流和管道压力的影响，羽流中气泡的密度、压缩率等参数与海水和其他类型水下气泡有明显不同。因此，在其瞬时光学图像中包含着丰富的流场空间结构及流动特征信息。
技术实现思路
[0003]提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质，以解决水下管道破损口气体泄漏参数直接获取难度大，精度低的问题。基于水下气体扩散几何模型，气泡羽流从泄漏口扩散至水面的全周期尺度分布规律可被量化，从中降维解析得到溯源关键参数，为流场环境下管道气体泄漏溯源提供精准定位线索。
[0004]根据本专利技术的第一方案，提供了一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法，所述方法包括：
[0005]根据气泡速度点集和气泡半径点集，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线，并由速度微分方程(1)和半径微分方程(2)绘制速度和半径参数的理论曲线，对绘制的两个理论曲线分别进行参数拟合；
[0006][0007][0008]其中，v
b
为气泡粒子速度，v
L
为波浪速度，R为气泡半径，ρ1为常数，P为破浪场中广义压力，t为扩散时间，τ为时间，C
d
为阻力系数，为阻力系数，Re为雷诺系数，
z是流体运动粘滞系数；；
[0009][0010]其中，ρ
g
为气泡密度，R为气泡半径，N为普适气体常量与气体摩尔质量的比值，t
g
为水温，σ为液体表面张力系数，P为破浪场中广义压力，
[0011][0012]通过曲线匹配的方式对气泡受力情况进行推导，得到压强分布规律方程(3)；
[0013]P(x,y,τ)＝
‑
gρ1+Aρ1kce
kz
cosk(x
‑
cτ)+P
atm
ꢀꢀꢀ
(3)
[0014]其中，c为波速，k为波数，H为波高，g为重力加速度，ρ1为常数，P
atm
为水面处标准大气压；
[0015]根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到水下输气管道泄漏源参数，所述水下输气管道泄漏源参数包括泄漏的气体达到水平面所需要的时间t和利用气体扩散水平迁移距离L中的一种及其组合。
[0016]根据本专利技术的第二方案，提供了一种水下输气管道泄漏源动态参数反演装置，所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：
[0017]根据气泡速度点集和气泡半径点集，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线，并由速度微分方程(1)和半径微分方程(2)绘制速度和半径参数的理论曲线，对绘制的两个理论曲线分别进行参数拟合；
[0018][0019]其中，v
b
为气泡粒子速度，v
L
为波浪速度，R为气泡半径，ρ1为常数，P为破浪场中广义压力，t为扩散时间，τ为时间，C
d
为阻力系数，为阻力系数，Re为雷诺系数，z是流体运动粘滞系数；
[0020][0021]其中，ρ
g
为气泡密度，R为气泡半径，N为普适气体常量与气体摩尔质量的比值，t
g
为水温，σ为液体表面张力系数，P为破浪场中广义压力，
[0022]通过曲线匹配的方式对气泡受力情况进行推导，得到压强分布规律方程(3)；
[0023]P(x,y,τ)＝
‑
gρ1+Aρ1kce
kz
cosk(x
‑
cτ)+P
atm
ꢀꢀꢀ
(3)
[0024]其中，c为波速，k为波数，H为波高，g为重力加速度，ρ1为常数，P
atm
为水面处标准大气压；
[0025]根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到水下输气管道泄漏源参数，所述水下输气管道泄漏源参数包括泄漏的气体达到水平面所需要的时间t和利用气体扩散水平迁移距离L中的一种及其组合。
[0026]根据本专利技术的第三方案，提供了一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据本专利技术各个实施例所述的方法。
[0027]根据本专利技术各个方案的水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质，针对基于破损口光学图像特征的泄漏源检测方法存在定位速度慢、检出率低、误报率高等缺陷面，以水下输气管道破损口泄漏产生的气泡羽流为研究对象，基于水下气体扩散几何模型，气泡羽流从泄漏口扩散至水面的全周期尺度分布规律可被量化，从中降维解析得到溯源关键参数。综合利用气泡羽流运动形态模型，进行气泡羽流运动参数降维解析与水下气体扩散几何模型时空关联性拟合，提出波浪场中气泡羽流溯源参数反演方法，实现水下输气管道泄漏源参数准确获取。
附图说明
[0028]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所专利技术的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
[0029]图1示出了根据本专利技术实施例的一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法的流程图。
[0030]图2示出了根据本专利技术实施例的一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法的流程图。
[0031]图3示出了根据本专利技术实施例的基于RefineDet的目标检测模型结构。
具体实施方式
[0032]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。
[0033]本专利技术实施例提出的水下输气管道泄漏源动态参数反演方法，按如图1所示流程进行。根据气泡羽流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法，其特征在于，所述方法包括：根据气泡速度点集和气泡半径点集，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线，并由速度微分方程(1)和半径微分方程(2)绘制速度和半径参数的理论曲线，对绘制的两个理论曲线分别进行参数拟合；其中，v
b
为气泡粒子速度，v
L
为波浪速度，R为气泡半径，ρ1为常数，P为破浪场中广义压力，t为扩散时间，τ为时间，C
d
为阻力系数，为阻力系数，Re为雷诺系数，z是流体运动粘滞系数；其中，ρ
g
为气泡密度，R为气泡半径，N为普适气体常量与气体摩尔质量的比值，t
g
为水温，σ为液体表面张力系数，P为破浪场中广义压力，通过曲线匹配的方式对气泡受力情况进行推导，得到压强分布规律方程(3)；P(x,y,τ)＝
‑
gρ1+Aρ1kce
kz
cosk(x
‑
cτ)+P
atm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，c为波速，k为波数，H为波高，g为重力加速度，ρ1为常数，P
atm
为水面处标准大气压；根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到水下输气管道泄漏源参数，所述水下输气管道泄漏源参数包括泄漏的气体达到水平面所需要的时间t和利用气体扩散水平迁移距离L中的一种及其组合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据气泡速度点集和气泡半径点集，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线，包括：根据对应点集数量分别对所述气泡速度点集和气泡半径点集进行过滤，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对绘制的两个理论曲线分别采用最小二乘法进行参数拟合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到泄漏的气体达到水平面所需要的时间t和管道内压p、水流速度u、泄漏孔径d之间对关系如下式(4)所示：
其中，v表示气体泄漏速率，H表示水深，p
’
表示环境水压。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到利用气体扩散水平迁移距离L、泄漏孔径d、水流速度u和管道内压p的关系如下式(5)所示：其中，D表示水下管道直径，p
’
表示环境水压。6.一种水下输...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪，刘静，陈玮，杨瑞，冯家乐，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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