Моделирование и численный анализ динамики температурного поля многолетнемерзлых грунтов при воздействии бесканальных подземных трубопроводов теплоснабжения
Диссертация
При таком подходе удобнее использовать метод конечных разностей, не требующий больших вычислительных мощностей в отличие от метода конечных элементов. При решении задачи методом конечных разностей трудности возникают вследствие сложности рассматриваемой области. В плоском случае границы расчетной области представляют собой отрезки прямых и полуокружностей, что затрудняет выбор системы координат… Читать ещё >
Список литературы
- Акимов М.П. Прогнозирование влияния подземного полимерного трубопровода теплоснабжения на вечномерзлые грушы // Материалы IX Международного симпозиума по проблемам инженерного мерзлотоведения. Мирный, 2011. — С. 221−224.
- Акимов М.П. Расчет толщины теплоизоляции подземного трубопровода теплоснабжения // Труды международной конференции «Современные инновационные технологии изысканий, проектирования и строительства в условиях Крайнего Севера». Якутск, 2012. — С. 320−324.
- Акимов М.П., Мордовской С. Д., Старостин Н. П. Численный алгоритм для исследования влияния бесканального подземного трубопровода теплоснабжения на вечномерзлые грунты // Математические заметки ЯГУ, 882 010. Т.17, выпуск 2.-С. 125−131.
- AHRAE Handbook. Heating, Ventilation and Air-Conditioning Systems and Applications. Charter 16 Infrared Radiant Heating, i 987, pp. 16.1−16.10.
- Anders Logg, Garth N. Wells, Dolfin: Automated Finite Element Computing, 2011.
- Anders Logg, Kent-Andre Mardal, Garth N. Wells, Automated Solution of Differential Equations by the Finite Element Method, fenicsproject.org, 2011.89
- Аксенов Б.Г., Карякина СВ. Моделирование процессов промерзанияоттаивания грунта на основе задачи теплопроводности без начальных условий.// НТЖ. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -М.:ВНИИОЭНГ, 1997.-№ 7−8. С. 8−10.
- Алифанов О.М. Экстремальные методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1988.-288 с.
- Ананян A.A. О жидкой фазе воды в мерзлых породах// Мерзлотные исследования.-М.: Изд-во МГУ, 1961.-Вып. 1. С.173−177.
- Ананян A.A. О структурных особенностях воды при замерзании тонкодисперсных горных пород. //Мерзлотные исследования. М.:МГУ, 1977, Вып.XVI. — С. 184−189.
- Анисимов O.A., Нельсон Ф. Е. Влияние изменения климата на вечную мерзлоту в Северном полушарии // Метеорология и гидрология. 1997, № 51. С.71−80.
- Баранов В.Н., Богомолов В. П., Разбойников A.A., Чекардовский М. Н., Шаповал А. Ф. Исследование технического состояния оборудования системы теплогазоснабжения. М.- РААСН, 2001. — 208 с.
- Басин A.C. Главные проблемы теплобезопасности и теплоснабжения Сибири / A.C. Басин / / Энергетика: экология, надежность, безопасность. -Томск: Изд-во ТПУ, 2002, Т. 1. С 3−7.
- Басин A.C. Общие и региональные проблемы надежности теплообеспечения населения в городах / A.C. Басин / / Известия вузов. Строительство. -2001, № 11. С. 60−67.
- Галичанин E.H. Применение новых технологий в транспортировке углеводородного сырья // Нефть. Газ. Промышленность. 2007. № 1(29). -С. 52−55.
- Дерягин Б.В. Учение о свойствах тонких слоев воды в приложении к объяснению свойств глинистых пород. //Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения АН СССР. -М.:Изд-во АН СССР, Т.1. С.45−58.
- Джон Матчо, Дэвид Р.Фолкнер. Delphi. -М.:БИНОМ, 1995. 464 с.
- Ершов Э.Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах. -М.:МГУ, 1979.-214 с.
- Daniele Andreucci «Lecture notes on the Stefan problem», Dipartimento di Metodi e Modelli Matematici, Universite di Roma La Sapienza, via Antonio Scarpa 16 161 Roma, Italy Rome, 2004. P. 59.
- Easterling David R. et al. Maximum and minimum temperature trends for the globe // Science. 1997, № 5324. — P.364−367.40. http://fenicsproject.org.
- Иванцов Г. П. Диффузное переохлаждение при кристаллизации бинарного сплава//Докл.АН СССР, 1951, Т81 ,№ 3. С. 179−181.
- Изаксон В.Ю., Петров Е. Е. Численные методы прогнозирования и регулирования теплового режима горных пород области многолетней мерзлоты: Препринт// ИГДС СО РАН. Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1986.-96 с.
- Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. -527с.
- Коздоба Jl.А. Вычислительная теплофизика. Киев: Наукова думка, 1992. -217с.
- Культин Н. Основы программирования в Delphi 2010. Издательство: БХВ-Петербург, 2009. 640с.
- Культин Н. Основы программирования в Delphi 2010. Издательство: БХВ-Петербург, 2010. 448с.
- Мейрмамов A.M. Задача Стефана. Новосибирск: Наука, 1986. — 239 с.
- Моисеев Б.В., Аксенов Б. Г., Кушакова Н. П. Численный метод решения задачи теплового взаимодействия прямоугольного канала с промерзающим грунтом / / Изв. вузов. Нефть и газ. Тюмень, 1997, № 5. — С. 98−101.
- Моисеев Б.В., Ильин В. В., Налобин Н. В. Энергосберегающие технологии при сооружении трубопроводов тепловых сетей. Изв. вузов. Строительство, 2005,№ 2. — С. 75−78.
- Моисеев H.H. Математика ставит эксперимент. М.: Наука, 1979. — 224 с.
- Налобин Н.В., Абросимова С. А., Рыдалина Н. В. Технико-экономический расчет системы теплоснабжения. Сб. матер, научн. конф. преподавателей, 93молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА. Тюмень, 2004. -С. 129−133.
- Нерсесова З.А. Изменение льдистости грунтов в зависимости от температуры// Докл. АН СССР, 1950, Т.75, № 6. С.845−846.
- Охлопков Н.М. Метод целых шагов решения многомерных нестационарных задач математической физики. Иркутск, ИГУ, 1983. -161с.
- Охлопков Н.М. Методологические вопросы теории и практики разностных схем. Иркутск: изд. Иркутского ун-та, 1989. -256с.
- Охлопков Н.М. О некоторых разностных методах решения задач для дифференциальных уравнений. Иркутск: Изд-во Иркут. Ун-та. 1986. -209с.
- Охлопков Н.М. Об экономичных разностных схемах в целых шагах// Дифференциальные и интегральные уравнения Межвузовский сборник. -Иркутск, ИГУ, 1973, выпуск 2.
- Охлопков Н.М., Васильев В. И. Схемы покомпонентного расщепления для нестационарных уравнений матфизики // Дифференциальные и интегральные уравнения Межвузовский сборник. Иркутск, ИГУ, 1978, выпуск 5.
- Охлопков Н.М., Г.Бюлер. Естественный метод расщепления краевых условий 2 и 3 рода полигональной области// Труды 3 Казахстанской межвузовской научной конференции по математике и механике. Алма-Ата, 1970.-С 105−112.
- Охлопков Н. М. Численные методы решения краевых задач математической физики. Якутск: Издательство ЯГУ, 1993. — 177 с.
- Павлов A.B. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы.
- Новосибирск: Наука СО, 1980. 240с.94
- Павлов A.B., Оловин Б. А. Искусственное оттаивание мерзлых пород теплом солнечной радиации при разработке россыпей. Новосибирск: Наука СО, 1974, — 182с.
- Пепеляев B.C., Тараканов А. И. Выбор методики испытаний промысловых трубопроводов из полиэтиленовых армированных синтетическими нитями труб // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2007, № 3. — С. 78−80.
- Пепеляев B.C., Тараканов А. И. Полиэтиленовые армированные трубы для газопроводов с рабочим давлением свыше 1,2 Мпа // Полимергаз. 2006, № 4. -С. 14−18.
- Пепеляев B.C., Тараканов А. И. Полиэтиленовые трубы, армированные синтетическими нитями для нефтепромысловых трубопроводов // Интервал. Передовые нефтегазовые технологии. 2006, № 9. — С. 33−37.
- Пехович А.И.и Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л., «Энергия», 1976. — 352 с.
- Полимерные трубы и трубопроводы. Пер. с англ. под ред. В. В. Ковриги. Издательство: Профессия, 2010. -485 с.
- Полубелова Т.Н., Слепцов В. И., Изаксон В. Ю. Математическое моделирование процесса теплообмена уступа карьера в вечномерзлых породах// ФТПРПИ 1996, № 3 — С.45−53.
- Размазин Г. А. Прогнозирование температурного режима вечномерзлых грунтов вокруг теплопроводов // НПЖ Энергетика Тюменского региона. Тюмень, 2000, № 3(9). С. 7−8.
- Размазин Г. А., Моисеев Б. В. Теплоэнергоэффективная технология // Проблемы инженерного обеспечения и экологии городов /Сб. матер, науч,-практич. конф. Пенза, 1999. С. 40−41.
- Размазин Г. А., Моисеев Б. В., Шаповал А. Ф. и др. Энергоэффективные технологии в системе теплоснабжения // НПЖ Энергетика Тюменского региона. Тюмень, 1999. № 5(6). С. 33−34.
- Размазин Г. А. Метод теплового расчета наземного водовода с пенополнуретановой изоляцией для севера Тюменской области // НТЖ Строительный вестник Тюменской области. Тюмень, 2000, — С. 12−13.
- Размазин Г. А. Новые технологии // НТЖ Строительный вестник Тюменской области. Тюмень: 1998, № 4 (5). — С. 15−16.
- Самарский А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент Вестник АН СССР. 1979, № 5. — С. 38−49.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М: Наука, 1977. — 565 с.
- Самарский А.А., Вабигцевич П. Н. Вычислительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003. — 784 с.
- Самарский А.А., Моисеенко Б. Д. Экономическая схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана// Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1965, Т.5, № 5. — С.816−827.
- Saxena Р.К., Shan К.С. Analitikal Determination of Temperature Distribution around a Buried Heated Pipe. Ind. J. Technol., 1974, July, v/12, P. 315−316.
- Shapoval A. Ph., Remizov V.V., Moiseev B.V. and others. The Thermal Transfer through Light Wall Panel with Thermal Conduction Components. Healthy Buildings / IAO'97, Washington DC, USA, September 27 October 2, 1997, P. 403−407.
- Svendsen J.A. Mathematical Modeling of Wax Deposition in Oil Pipeline Systems. AICHEjournal, 1993. -V. 39, № 8. P. 1377−1388.
- Скачков Ю.Б. Современные изменения климата Центральной Якутии // Климат и мерзлота: комплексные исследования в Якутии. Якутск. Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2000. С.55−63.
- Скрябин П.Н., Варламов С. П., Скачков Ю. Б. Оценка современных изменений температурного режима грунтов // Раздел монографии «Влияние климата на мерзлотные ландшафты Центральной Якутии». Якутск: ИМЗ СО РАН ассоц. член изд-ва СО РАН, 1996. С.45−57.
- Скрябин П.Н., Скачков Ю.Б, Варламов С. П. Потепление климата и изменение термического состояния грунтов в Центральной Якутии // Криосфера Земли. 1999, Т. З, № 3. С.32−40.
- Слепцов В.И., Мордовской С. Д., Изаксон В. Ю. Математическое моделирование теплообменных процессов в многолетнемерзлых горных породах. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1996. — 104с.
- СНиП 2.04.02−84. Водоснабжение, наружные сети и сооружения/ Минстрой России. М.: ГП ЦПН. 1984. — 120 с.
- СНиП 23−01−99. Строительная климатология / Госстрой России. М.: 2000. -62 с.
- СНиП 41−02−2003. Тепловые сети / Госстрой России. М.: 2004. -39 с.
- СНиП 41−03−2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой РФ. М.: 2004. — 29 с.
- Справочник по климату СССР. Часть I. Солнечная радиация, радиационный баланс. Выпуск 24. Якутская АССР JL: Гидрометеоиздат., 1967.-96с.
- Сухарев М. Золотая книга DELPHI. -СПб.: Наука и Техника, 2008. 1040с.
- Теплофизические свойства горных пород. М.: Изд-во МГУ, 1984. 204с.
- Тихонов.А.Н., Самарский A.A., Уравнения математической физики. -М:Наука, 1966. -501 с.
- Tabunschikov Y., Mathematical models of thermal conditions in buildings. CRC Press, USA, 1993.
- Tatsuo NOGI «А Difference Scheme for Solving the Stefan Problem», Publ. RIMS, Kyoto Univ. 1974, P. 543−575.
- The FEniCS Manual, Version October 31,2011.
- Tuomas E., Skrinska A. An exploration of heat consumption for production of domestic hot water in central heat substations // Statyba. 1998, IV t., Nr. 3. P.196−201.
- Уайт Дж.Л., Чой Д.Д. Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины. Пер. с англ. яз. (2005 г., Polyolefms: Processing, Structure, Development and Properties) под. ред. E.C. Цобкалло Санкт-Петербург, Профессия, 2006. -256 с.
- Фазовый состав влаги в мерзлых породах, /под ред. Э. Д. Ершова. М.: МГУ, 1979.- 190 с.
- Цытович Н.А. К теории равновесного состояния воды в мерзлых грунтах// Изд. АН СССР, Сер. География и геофизика. 1945, Т.9, № 5−6. — С.493−502.
- Наружное сети теплоснебжениа и бодоснабжение Аднинистротибного здонш (НО 'ЯкутПНИИС
- Qojmocmt QOUUJIUU Подпись Momo
- Проверил SUHOWOC, А Г Нарркнае сети теплоснабжения Стадии Пист Лиапоб
- Программный комплекс для решения задач теплового взаимодействия подземного трубопровода теплоснабжения с многолетнемерзлыми грунтами
- В данном приложении описывается программа, созданная для решения задач, рассмотренных в диссертации. Алгоритмы решения реализованы на основе численных методов, рассмотренных в диссертации.
- Через пункты меню из главного окна вызываются окна задания параметров модели. Окна задания параметров представляют собой стандартные диалоговые окна и позволяют удобно задавать расчетные параметры.
- Схема расчетной области моделиП
- Параметры модели Глубина центра трубы1. Радиус трубы, м1. Н — глубина труБыразмеры труБы тепугаизоуг яции г идроизол яции10 000.070
- Толщина стенки трубы, м 0.005
- Толщина слоя теплоизоляции, м 0.020
- Толщина гидроизоляции, м 10.002
- Радиус теплового влияния, м 10.000у 0К ГХ~СапоаГ.
- Рис. 19. Окно задания геометрии расчетной области
- Коэффициент теплопроводности1. Удельная теплоемкость1. Плотность0.3 502 300.000938.0001. Материал теплоизоляции
- Коэффициент теплопроводности ?0.050 Удельная теплоемкость ?1800.0001. Плотность33.0001. Материал гидроизоляции
- Коз ФФициент теплопроводности 10.420 Удельная теплоемкость Плотность1700.960.000ок | X1. Cancel-? XП
- Коэ ФФициенг теплопроводности талого грунта ! 1.400
- Удельная теплоемкость талого грунта j 1850. ООО
- П лотность талого грунта 1700.000
- Коэ ФФициенг теплопроводности мерзлого грунта — 1.500
- Удельная теплоемкость мерзлого грунта j 1750.000
- П лотность мерзлого грунта 11 700.000
- Температура Фазового перехода ?0.0001. Пористость 0.2001. X Cancel ?1. У ок
- Рис. 23. Окно задания теплофизических параметров среды
- О С V Д" А Р С 1 В Г Н-Н Л Я А. КА'Л ВМ й! НАУ. К *
- Р о С Г И Й С К Л Я, А КЦа Д Е мз! Я О Ь Р, А ЗОВ А*Н и я
- ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ЙВДАГОГЙЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
- ОБЪЕДИНЕННЫЙ ФОНД ЭЛЕШ РОИНКТ^РЕСУРСОН «НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ"Я-Ч Щт. ч * ¦¦ иг
- СВИДЕТЕЛЬСТВО О/ЕГИСГРАЦИИе В и с т®'л ши пгй Р с» г* V !>г л1. Л&- 18 713
- Настоящее свидетельство выдано на электронный ресурс, отвечающий требованиям новизны ^приоритетности
- Программа расчета «Влияние бесканалыюго подземного трубопровода теплоснабжения на вечномерзлые грунты»
- Дата регистрации 27 ноября 2012 года
- Авторы Акимов М П., Мордовской С. Д., Старостин Н.П.
- ТОрганизация-разработчик ФГЛОУ ВПО Северо-Восточный федеральный яЩк университет им. М.К. Лммосовя
- ДирекюрННШШ РАО, ака. юмнк" РАО. д ш. ч., ¿-фВф
- Руководи гель ОФ’ЗРНиОмючегц работник науки II гехпу^ПУ^/!1. А. 11 I алки.9Н ¿-ЫЬ1. А.Ф. Сафропов1. АКТ ВНЕД1. УТВЕРЖДАЮ:1. О. И. Матвеева 2013 г.
- Исполнителями научно-исследовательской работы являются:
- Старостин Н.П. зав. лабораториейклиматических испытаний ИПНГ СО РАН, д.т.н., профессор научный руководитель:
- Мордовской С.Д. зав. кафедрой информационных технологий Института математики и информатики СВФУ. д.т.н.:
- Акимов Мир Петрович, ст. преподаватель Института математики и информатики СВФУ:
- Выполнение вышеуказанной работы начато в ноябре 2012 г. и окончено в июне 2013 г.
- Результаты работы внедрены на ОАО «ЯкутПНИИС». г. Якутск. Республика Саха (Якутия).1. От ИПНГ СО РАН и СВФУ1. От ОАО «Як тПНИИС"1. Исполнитель1. Мордовской С.Д.1. Исполнитель