Bayesian estimation of directional wave spectrum using vessel movements and wave-probes (2019)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, FELIPE LOPES DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: NAVIOS; ESPECTROS; ONDAS; SISTEMAS DINÂMICOS; SENSOR
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A prospecção de óleo e gás natural em campos offshore tem motivado pesquisas avançadas sobre as forças ambientais em oceanos. As ondas, em particular, têm sido medidas através de diferentes técnicas, como boias meteorológicas, com trabalhos recentes propondo técnicas baseadas em movimento para que os navios, em analogia com as boias, possam ser usados como sensores de onda. Apesar desse método ter uma série de vantagens, os navios, como sistemas dinâmicos, têm uma frequência de corte que dificulta a estimação de ondas de altas frequências, que são importantes para a previsão de efeitos de deriva não-lineares. Para resolver esse problema, sugere-se a adição de wave-probes instalados no costado da embarcação, usando como justificativas sugestões da literatura e simples argumentos analíticos, com estatística Bayesiana como fundamentação para um algoritmo de estimação mais completo. Para que as medidas dos wave-probes possam ser incorporadas, um modelo linear estendido é proposto, mostrando que apenas correções para os movimentos verticais do navio são necessárias. A posição ideal de instalação dos wave-probes é definida usando como base o projeto ótimo de experimentos Bayesianos por utilidade, mostrando que o mesmo garante o limite superior de outros critérios de optimalidade, com o "critério cotovelo" definindo o número ótimo de sensores a serem usados. Com base nas soluções anteriores, outras propostas são feitas: uma heurística para resolver o problema de posicionamento ótimo dos sensores e uma priori ótima, explorando a natureza probabilística do algoritmo. Ao final, todas as propostas são testadas numericamente e experimentalmente, utilizando um modelo em escala em um tanque de provas, concluindo que a adição de wave-probes é capaz de melhorar não só a estimação de ondas em alta-frequência,mas também a estimação em uma ampla gama de frequências. Para mares unimodais, com calado intermediário, a adição de apenas um sensor alcançou uma melhoria de aproximadamente 37-55% na estimação dos parâmetros relacionados à energia - HS e TP; a adição de dois ou mais sensores alcançou melhorias de 62-65% na estimação de tais parâmetros; a adição de quatro sensores alcançou o melhor custo benefício para estimação da direção média; e a adição de seis sensores se mostrou ideal para estimação de ordem elevada do espectro direcional de energia.
- Imprenta:
- Data da defesa: 29.05.2019
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ABNT
SOUZA, Felipe Lopes de. Bayesian estimation of directional wave spectrum using vessel movements and wave-probes. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-22082019-133639/. Acesso em: 23 abr. 2024. -
APA
Souza, F. L. de. (2019). Bayesian estimation of directional wave spectrum using vessel movements and wave-probes (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-22082019-133639/ -
NLM
Souza FL de. Bayesian estimation of directional wave spectrum using vessel movements and wave-probes [Internet]. 2019 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-22082019-133639/ -
Vancouver
Souza FL de. Bayesian estimation of directional wave spectrum using vessel movements and wave-probes [Internet]. 2019 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-22082019-133639/ - Thrust allocation algorithm with efficiency function dependent on the azimuth angle of the actuators
- Bayesian estimation of directional wave-spectrum using vessel movements and wave-probes: proposal and preliminary experimental validation
- Bayesian estimation of directional wave-spectrum using vessel motions and wave-probes: proposal and preliminary experimental validation
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