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所獲獎勵：2023年度中國石油和化學工業聯合會科技進步二等獎

主要完成人：朱紅鈞、徐萬海、王軍雷、高岳、閆術明、梁凱

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

項目來源：國家自然科學基金面上項目：1）“嚴重段塞內流與非線性剪切外流夾擊下的柔性立管多場多相耦合振動機理研究”（編號：51979238）；2）“基于VIVACE海流能發電技術的海洋立管渦激振動自利用-自控制理論與實驗研究”（編號：51679167）；3）“海底多跨懸空輸流管道流-固-土多場耦合機理及渦激振動特性研究”（編號：51479135）；4）“類高爾夫球表面結構增強風致振動壓電能量俘獲性能機理與方法”（編號：51977196）。國家自然科學基金青年科學基金：1）“段塞內流與剪切外流共同作用下柔性立管振動響應實驗研究”（編號：11502220）；2）“脈動內流-立管-外流漩渦脫落流-固耦合系統的非線性動力學特性研究”（編號：51209161）；3）“渦激振動壓電俘能的緊耦合機理研究”（編號：51606171）。

海洋管道是海上油氣輸送的紐帶，其內部承載著高壓油氣多相流，外部承受海洋波流的沖擊，服役環境異常惡劣。隨著深水油氣資源開發力度的加大，大長徑比海洋管道的柔性凸顯，在內外流耦合作用下的振動響應表現出高階、多模態參與的特征。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，裸露的懸跨管在海流沖擊下也存在不同程度的水動力響應。當海洋管道振動頻率與管道自身固有頻率接近時，振動進入鎖定區，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發生疲勞失效，不僅會造成巨大的經濟損失，且對局部海洋環境產生不可逆轉的破壞。西南石油大學等單位歷經10多年聯合攻關，突破多項關鍵技術，主要成果如下：

（1）構建了海洋管道多場多相耦合振動預測模型，提出了非介入同步采集海洋管道振動與管內多相流動的測試方法；

（2）提出了海洋管道渦激振動的“主動”與被動協同控制方法，發明了無能耗的“主動”與被動協同控制裝置，延長了海洋管道的服役壽命；

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

成果出版了4部學術專著，獲授權發明專利51件（包括國際發明專利2件），發表學術論文161篇，其中SCI收錄論文128篇、中文EI和CSCD收錄論文33篇。研究成果攻克了復雜的技術難題，關鍵技術自主可控，創新性強，為海洋油氣管道的安全輸運提供了理論依據與技術支撐，已在國內外多個海洋管道項目推廣應用，產生了顯著的經濟效益和社會效益。

海洋管道流致振動控制與能量俘獲裝置