Книга: Селезнев В. Е., Прялов С. Н. «Методы построения моделей течений в магистральных трубопроводах и каналах»

В настоящей монографии детально рассматриваются методы построения математических моделей неизотермических неустановившихся течений газовых смесей, многокомпонентных жидкостей н газожидкостных сред по системам протяженных разветвленных трубопроводов, включающих кольцевые участки. В целях повышения наглядности изложения материала проводится распространение предложенных методов на моделирование течений теплопроводных многокомпонентных жидкостей по разветвленным сетям магистральных каналов с открытым руслом.
Методы построения моделей дополняются подробными описаниями способов их численного анализа с применением широкого спектра классов разностных схем, включая полностью консервативные сплайн-схемы высокого порядка аппроксимации. Особое внимание уделяется изложению метода лагранжевых частиц применительно к анализу транспортирования теплопроводных многокомпонентных сред по каналам с открытым руслом и исследованию сложных течений по линейным и закольцованным сетям трубопроводов.
В монографии также детально рассматриваются методы построения математических моделей функционирования магистральных и газораспределительных систем, эксплуатирующихся в газовой промышленности. При этом приводятся способы прогнозной оптимизации затрат на полный спектр режимов транспортирования природного газа, алгоритмы предотвращения аварийных ситуаций (например, разрыв трубопроводов или помпаж в сетях газоперекачивающих цехов), а также новые методы обнаружения источников разбалансов и автоматизированной настройки параметров модели на характеристики реальных сетей трубопроводов.
Все методы построения и анализа математических моделей, описанные в книге, были разработаны на базе единой концепции моделирования, что существенно упрощает их изучение и практическое применение. В течение последнего десятилетия они подтвердили надежность и эффективность своего практического применения для решения производственных задач.
Книга может оказаться полезной научным работникам, аспирантам и преподавателям, занимающимся математическим моделированием, созданием прикладного программно-математического обеспечения и проведением расчетно-аналитических работ для нужд трубопроводного транспорта, машиностроения, энергетики и природоохранных организаций. Материал монографии доступен студентам старших курсов технических вузов.

Содержание:

Предисловие...... 6 Список основных используемых сокращений...... 9 Глава 1. Моделирование неразветвленных магистральных трубопроводов...... 10 1. 1. Об объекте моделирования...... 10 1. 2. Модели транспортирования однокомпонентного газа...... 10 1. 3. Модели транспортирования газовой смеси...... 37 1. 4. О моделировании течения многокомпонентной жидкости...... 41 1. 5. Модели транспортирования газожидкостных смесей...... 51 1. 5. 1. Обобщенное кольцевое течение...... 59 1. 5. 2. Обобщенное расслоенное течение...... 84 1. 5. 3. Обобщенное пробковое течение...... 97 1. 5. 4. Дополнительные пояснения по моделированию структур течения...... 100 1. 5. 5. О моделировании течения неньютоновских жидких фаз и суспензии...... 108 1. 5. 6. Комментарии к проблеме корректного задания граничных условий при моделировании движения газожидкостных сред...... 111 Глава 2. Моделирование разветвленных магистральных трубопроводов...... 118 2. 1. Моделирование течений газовой смеси...... 118 2. 2. Моделирование течений жидкости...... 144 2. 3. Моделирование течений газожидкостной смеси...... 152 Глава 3. Моделирование разветвленных каналов с открытыми руслами...... 166 3. 1. Постановка задачи...... 166 3. 2. Модели неразветвленных каналов с открытым руслом...... 167 3. 3. Модели разветвленных каналов с открытым руслом...... 175 3. 4. Моделирование распространения тепла по сетям каналов с открытым руслом...... 191 Глава 4. Численный анализ математических моделей разветвленных трубопроводов и каналов...... 203 4. 1. Общие замечания...... 203 4. 2. Численный анализ математических моделей разветвленных газопроводов...... 203 4. 2. 1. О разностных схемах повышенного порядка аппроксимации...... 229 4. 2. 2. О построении полностью консервативных сплайн-схем повышенного порядка аппроксимации...... 234 4. 2. 3. О численной реализации граничных условий при применении консервативных разностных схем...... 247 4. 2. 4. О построении неравномерных по длине трубопроводов фиксированных разностных сеток...... 258 4. 3. Численный анализ математических моделей разветвленных каналов с открытым руслом...... 264 4. 4. Метод лагранжевых частиц для численного анализа сетей трубопроводов и каналов с открытым руслом...... 299 4. 4. 1. О решении уравнения переноса тепла по трубопроводным сетям...... 320 4. 4. 1. 1. Моделирование течений жидкости при отсутствии кольцевых схем движения...... 324 4. 4. 1. 2. Моделирование течений жидкости при наличии кольцевых схем движения...... 335 4. 4. 1. 3. Дополнительные пояснения по методу лагранжевых частиц...... 358 Глава 5. Моделирование кранов, регуляторов давления и разрывов газопроводов...... 363 5. 1. Моделирование работы кранов...... 363 5. 2. Моделирование работы крановых площадок ЛЧМГ, оборудованных межниточными перемычками...... 392 5. 3. Численная оценка параметров работы автоматических регуляторов давления в газопроводных сетях...... 399 5. 4. Моделирование истечения газа из трубопровода высокого давления в атмосферу...... 402 5. 5. О методе обнаружения и локализации разрывов многониточных газопроводов...... 406 Глава 6. Моделирование газоперекачивающей компрессорной станции...... 410 6. 1. Краткая характеристика объекта моделирования...... 410 6. 2. О математических моделях основных сегментов компрессорных станций...... 413 6. 3. Моделирование установившихся режимов транспортирования природного газа через компрессорный цех и компрессорную станцию...... 416 6. 4. Моделирование неустановившихся режимов транспортирования природного газа через компрессорный цех и компрессорную станцию...... 428 6. 5. О моделировании компрессорных станций сложной структуры...... 430 6. 6. Прогнозирование помпажных явлений в компрессорных цехах...... 432 6. 7. Оптимизация установившихся режимов транспортирования природного газа через индивидуальную компрессорную станцию...... 458 6. 8. Оптимизация неустановившихся режимов транспортирования природного газа через индивидуальную компрессорную станцию...... 463 Глава 7. Моделирование магистральных и распределительных газопроводных систем...... 471 7. 1. Общие аспекты моделирования и оптимизации транспортирования газа по сетям трубопроводов...... 471 7. 2. Об одном методе настройки интегрированных моделей ГТС на реальные параметры сетей трубопроводов...... 473 7. 2. 1. О базовом газодинамическом идентифицированном режиме...... 480 7. 2. 2. Расчетная оценка достигнутого уровня идентификации в исследуемой сети трубопроводов...... 480 7. 3. Метод численного анализа разбалансов в поставках природного газа по трубопроводным сетям...... 485 Приложение 1. Расчетные оценки гидравлических сопротивлений трения в трубопроводах...... 494 Приложение 2. Об «альтернативной» записи условий сопряжения параметров газодинамических потоков в узле разветвления трубопроводов...... 532 Приложение 3. К вопросу о расчетных оценках значений коэффициента Шези...... 537 Список цитируемых публикаций...... 546 Об авторах...... 556

Издательство: "Директ-Медиа" (2014)

ISBN: 9785447515911