Flow-Induced Vibration Analysis Using a Low-Cost Inertial Measurement Unit

惯性测量装置 计算机科学 声学 光流 加速度计 流离失所(心理学) 振动 加速度 卡尔曼滤波器 旋转(数学) 模拟 工程类 控制理论(社会学) 物理 计算机视觉 人工智能 心理学 控制(管理) 心理治疗师 图像(数学) 操作系统 经典力学
作者
Aline Peres Leal,André L. C. Fujarra,Rodrigo Matos Carnier,Rodolfo T. Gonçalves,Hideyuki Suzuki
标识
DOI:10.1115/omae2023-105138
摘要

Abstract Flow-induced movements have been investigated for more than 20 years, especially in offshore platforms, where Vortex-Induced Movements (VIM) impact platform productivity, mooring lines, and risers fatigue life. However, monitoring these systems with standard methods (i.e. robots) is very expensive. In this work, a low-cost alternative is developed: we carried out experiments in the towing tank at The University of Tokyo (UTokyo), measuring the movements of a spar-type platform model with a low-cost Inertial Measurement Unit (IMU). The IMU application is beyond the computation of orientation: by measuring movements, displacement amplitudes and frequencies, we analyzed Flow-Induced Vibrations (FIV) in the spar model. The model was free to move in six degrees of freedom (6DOF), while its acceleration, rotation rate and magnetic field were recorded using the commercial IMU GY-87. A robust signal treatment methodology is developed based on the Kalman filter, Fast Fourier Transform (FFT) filter, Intrinsic Mode Function (IMF) decomposition, and coordinate manipulation using quaternion rotations, to remove drift and noise problems, and extract the model displacement in the three axes. The IMU application is evaluated by comparing its results with a high-accuracy optical tracking system, showing the potential of low-cost sensors for FIV analysis. Maximum amplitudes were found for cross-flow displacement at the reduced velocity VR = 10.13, with a significant amplitude of 0.7D for the IMU and 1D for the optical system.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
烟花应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
田様应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
端庄千山完成签到 ,获得积分10
刚刚
小二郎应助笑点低的电话采纳,获得30
刚刚
爆米花应助饶天源采纳,获得10
1秒前
1秒前
余生发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
大方的听枫完成签到,获得积分10
1秒前
贪玩的秋柔应助aha采纳,获得30
1秒前
AI读文献的小新完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
木槿完成签到,获得积分10
2秒前
研友_LNB5DL完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
FashionBoy应助hehe采纳,获得10
3秒前
枪头战士完成签到,获得积分10
3秒前
迷人乐驹完成签到,获得积分20
3秒前
无聊的霸完成签到,获得积分10
3秒前
yolo完成签到 ,获得积分10
3秒前
健忘的小懒虫完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.2应助skye采纳,获得30
4秒前
我是老大应助刻苦的紫霜采纳,获得10
5秒前
王灿灿发布了新的文献求助20
5秒前
5秒前
flysky120发布了新的文献求助10
5秒前
林基炎完成签到,获得积分20
5秒前
Akim应助Bella采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
HuangShuting发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
lyc完成签到,获得积分10
6秒前
字幕君完成签到 ,获得积分10
6秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6441450
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8255395
关于积分的说明 17576986
捐赠科研通 5500112
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900183
邀请新用户注册赠送积分活动 1877042
关于科研通互助平台的介绍 1717069