«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Модели изотермического течения небаротропной среды на участке трубопровода

УДК: 004.942
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: математическое моделирование трубопроводного транспорта, последовательная перекачка, транспортное уравнение, небаротропная среда

Аннотация:

Получена математическая модель изотермического течения жидкости на участке трубопровода в условиях переменной плотности и вязкости. Модель получена с учетом небаротропности среды. Помимо классических уравнений сохранения массы и импульса, выведено уравнение сохранения номинального объема. Показано, что уравнение адвекции плотности при отсутствии диффузии может быть получено как следствие из законов сохранения номинального объема и массы либо непосредственно в системе координат Лагранжа. Сформулированы условия квазистационарных допущений. С учетом введенных допущений получены оценки членов уравнений нестационарной модели течения, на основе чего незначимые для квазистационарных условий члены уравнений были отброшены. Полученные уравнения позволяют выполнять гидравлические расчеты квазистационарных установившихся режимов с учетом хаотического изменения параметров перекачиваемой жидкости на входе в трубопровод. Отмечено, что постоянство номинального объемного расхода по длине трубопровода в квазистационарном режиме, строго говоря, не соблюдается, величина вносимой этим фактором погрешности требует дополнительной проверки с учетом реальной квазистационарной динамики.

Список литературы:

1. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов / И.Т. Ишмухаметов, С.Л. Исаев, М.В. Лурье, С.П. Макаров. – М.: Нефть и газ, 1999. – 300 с.
2. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: учеб. пособие. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. – 456 с.
3. Сухарев М.Г., Южанин В.В. Квазистационарная гидравлическая модель течений в нефте- и нефтепродуктопроводах // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 10(603). – С. 59–69. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-10(603)-59-69
4. Goslinga J., Massinon R.V.J., Blackadar D. A Transient Model for Real Time Simulation of a Batched Pipeline Network // PSIG Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, Oct. 30–31, 1986. – Paper No.: PSIG-8607.
5. Shestakov R.A., Vanchugov I.M. Influence of multiproduct pipeline telescopicity design on the process of mixing during sequential pumping // J. of King Saud University – Engineering Sciences. – 2024. – Vol 36, Issue 5. – P. 359–368. – DOI: 10.1016/J.JKSUES.2022.05.002
6. Osiadacz A.J. Different Transient Flow Models-Limitations, Advantages, And Disadvantages // PSIG Annual Meeting, San Francisco, California, Oct. 23–25, 1996. – Paper No.: PSIG-9606.
7. Numerical Simulation on the Thermal and Hydraulic Behaviors of Batch Pipelining Crude Oils with Different Inlet Temperatures / Wang Kai, Zhang Jinjun, Yu Bo [et al.] // Oil & Gas Science and Technology – Revue d'IFP Energies nouvelle. – 2009. – Vol. 64, Issue 4. – P. 503–520. – DOI: 10.2516/OGST/2009015
8. Milano G., Goyal N., Basnett D. Tracking Batches Accurately in a Multi-Product Pipeline with Large Elevation Changes and Prominent Slack Flow // 2018 12th Int. Pipeline Conf., Calgary, Alberta, Canada, Sept. 24–28, 2018. Vol. 3. Operations, Monitoring, and Maintenance; Materials and Joining. – ASME, 2018. – DOI: 10.1115/IPC2018-78715
9. Numerical study of crude oil batch mixing in a long channel / H. Sepehr, P. Nikrityuk, D. Breakey, R.S. Sanders // Petroleum Science. – 2019. – Vol. 16. – P. 187–198. – DOI: 10.1007/S12182-018-0276-4
10. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. – Изд. 3-е. – М.: URSS, 2011. – 104 с.
11. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. – Изд. 2-е, перераб. – М.: Наука, 1976. – 480 с.
12. РМГ 97–2010. Плотность нефти и нефтепродуктов и коэффициенты объемного расширения и сжимаемости. Методы расчета. – Введ. 2012–01–01. – М.: Стандартинформ, 2011. – II, 6 с.
13. Blažič S., Geiger G., Matko D. Application of a heterogenous multiscale method to multi-batch driven pipeline // Applied Mathematical Modelling. – 2014. – Vol. 38, Issue 3. – P. 864–877. – DOI: 10.1016/J.APM.2013.07.001
14. Matko D., Blažič S., Geiger G. Simulation of Multi-product Pipelines // Int. J. of Mathematical Models and Methods in Applied Sciences. – 2007. – Vol. 1, Issue 2. – P. 62–69.
15. Blažič S., Matko D., Geiger G. Simple Model of a Multi-Batch Driven Pipeline // Mathematics and Computers in Simulation. – 2004. – Vol. 64, Issue 6. – P. 617–630. – DOI: 10.1016/J.MATCOM.2003.11.013
16. Matko D., Geiger G. Models of Pipelines in Transient Mode // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. – 2002. – Vol. 8, Issue 1. – P. 117–136. – DOI: 10.1076/MCMD.8.1.117.8341
17. Blaic S., Matko D., Geiger G. The Simulation of Multi-batch Pipelines by a Multiscale Method // 8th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation, Cardiff, United Kingdom, Sept. 10–13, 2013. – IEEE, 2013. – P. 460–465. – DOI: 10.1109/EUROSIM.2013.84
18. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы математической физики. Среда из невзаимодействующих частиц. – 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 368 с.
19. Zhmud B. Viscosity Blending Equations // Lube-Tech. – 2014. – No. 121. – P. 22–27.