Analysis of the Oil Flowing Process on the Basis of von Kármán Vortex Streets

V. A. Naletov; Налетов В. А.; M. B. Glebov; Глебов М. Б.; L. V. Ravichev; Равичев Л. В.

doi:10.31857/S0040357123060167

Анализ процесса течения нефти на основе вихревых дорожек Кармана

Авторы: Налетов В.А.¹, Глебов М.Б.¹, Равичев Л.В.¹
Учреждения:
1. Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Выпуск: Том 57, № 6 (2023)
Страницы: 661-667
Раздел: Статьи
Статья опубликована: 01.11.2023
URL: https://journal-vniispk.ru/0040-3571/article/view/232293
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123060167
EDN: https://elibrary.ru/ECQYDQ
ID: 232293

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе проводится анализ локальных вихревых течений нефти при ее транспортировке по магистральным продуктопроводам на основе дорожек Кармана. Анализ вихревых течений базируется на моделировании гидродинамики с применением программного комплекса Ansys Fluent. Моделирование локальных вихревых течений основано на использовании модели SST (Shear Stress Transport), представляющей комбинацию двух моделей турбулентности: k-ε и k-ω. Доказано, что при заданных параметрах течения нефти и ее характеристиках возможна организация локальных вихревых течений в центре трубопровода. Оценка гидравлических сопротивлений в зоне вихревых дорожек Кармана указывает на возможность их уменьшения. С другой стороны, анализ общих потерь давления свидетельствует, что при обтекании вихреобразователей доминируют потери от лобового сопротивления, что требует поиска иных способов организации локальных вихревых течений или способов преодоления потерь от лобового сопротивления на основе использования ресурсов мультифункциональных установок в процессах транспорта нефти.

Ключевые слова

нефть, магистральный транспорт, вихреобразователь, локальные вихревые течения, дорожка Кармана, гидродинамика, моделирование, гидравлические потери

Список литературы

Щепалов А.А. Тяжелые нефти, газовые гидраты и другие перспективные источники углеводородного сырья: Учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. 93 с.
Газизов Р.Э., Солодова Н.Л., Вагапов Б.Р. Трубопроводный транспорт тяжелой нефти и битумов // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 10. С. 17–21.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. 3-е изд. М.: Наука, 1986. 736 с.
Etling D., Brown R.A. Roll vortices in the planetary boundary layer: A review // Boundary-Layer Meteorology. 1993. V. 65. P. 215–248.
Шаубергер В. Энергия воды. М.: Эксмо. 2008. 320 с.
Новоселов В.В., Прохоров А.Д. Трубопроводный транспорт нефти / под общ. ред. С.М. Вайштока: Недра-Бизнецентр, 2008. 621с.
Голованчиков А.Б., Ильина Л.А., Ильин А.В., Дулькина Л.А., Дулькин А.Б., Каращук Д.С. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе. Патент RU 2285198 С1 от 10.10.2006.
Иншаков Р.С., Балабуха А.В., Анисимова Е.Ю., Цырендашиев Н.Б., Панасенко Н.Л., Цыбуля И.И. Применение завихрителя потока движущейся среды для снижения гидравлических потерь в трубопроводах // Вестник Евразийской науки. 2018. Т. 10. № 3. С. 52–62.
Коноплёв Н.Г., Коробков Г.Е. Экспериментальные исследования энергетических процессов потока жидкости в трубопроводе // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2019. № 1. С. 28–33.
Алексеенко С.В., Куйбин П.А., Окулов В.Л. Введение в теорию концентрированных вихрей. Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе. Новосибирск. 2003. 504 с.
Karman T. von, Rubach H. L. Über den Mechanismus des Fliissigkeits- und Luft-widerstands // Phys. Zeit. 1912. № 13. P. 49–59.
Фомин Г.М. О циркуляции вихрей и скорости перемещения дорожки Кармана // Ученые записки ЦАГИ. 1971. Т. II. № 4. С. 99–102.
Алексюк А.И., Шкадова В.П., Шкадов В.Я. Возникновение, развитие и затухание вихревой дорожки в следе за обтекаемым телом // Вест. моск. ун-та. Сер. 1, математика. механика. 2012. № 3. С. 24–32.
Вальгер С.А., Фёдоров А.В., Фёдорова Н.Н. Моделирование несжимаемых турбулентных течений в окрестности плохообтекаемых тел с использованием ПК ANSYS Fluent // Вычислительные технологии. 2013. Т. 18. № 5. С. 27–40.
ANSYS Fluent Theory Guide: Release 15.0 // Canonsburg.: ANSYS, Inc. 2013. 814 p.
Налетов В.А., Глебов М.Б. Оптимальная организация процесса подогрева нефти при транспортировке по магистральным нефтепроводам // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. Т. 12. № 3. С. 284–291.