В монографии приводится подробное описание базовых методов численного моделирования трубопроводных сетей и систем каналов с открытым руслом (рек). Данные методы положены в основу современных промышленных вычислительных технологий, высокоточных компьютерных симуляторов и компьютерных аналитических систем для научно обоснованного решения широкого круга технических и технологических проблем проектирования, строительства, (включая производство труб) и функционирования магистральных трубопроводных и канальных сетей. Основное внимание в книге уделено разработкам, подтвердившим в последнее десятилетие надежность и эффективность своего практического применения для решения производственных задач.br/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, трубной промышленности, энергетики и природоохранных организаций. Она может также заинтересовать специалистов, работающих в областях проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов над, решением задач повышения их безопасности, экологичности и экономичности. Материал монографии доступен студентам старших курсов технических вузов.

  Литрес - 486 руб.

Оглавление Предисловие......9 Список основных используемых сокращений......12 ГЛАВА 1. НОВАЯ РЕДАКЦИЯ КОНЦЕПЦИИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ И СИСТЕМ КАНАЛОВ С ОТКРЫТЫМ РУСЛОМ......14 1.1. Базовый принцип высокоточного моделирования трубопроводных сетей и систем каналов с открытым руслом......14 1.2. Правило минимизации глубины необходимых упрощений и допущений......16 1.3. Высокоточные компьютерные симуляторы функционирования трубопроводных и канальных систем......18 1.4. Вычислительные технологии анализа специальных случаев функционирования трубопроводных и канальных систем......33 1.5. Пример реализации основных принципов высокоточного моделирования трубопроводных систем при верификации проектных решений для магистральных трубопроводов......36 1.6. Пример реализации основных принципов высокоточного моделирования трубопроводных систем при управлении целостностью трубопроводных сетей......46 1.7. Формулировка первой версии расширенной концепции......53 ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПО ТРУБОПРОВОДНЫМ СИСТЕМАМ......59 2.1. Об объекте моделирования......59 2.2. Высокоточный компьютерный газодинамический симулятор газотранспортного предприятия......60 2.3. Моделирование течений в однониточном трубопроводе......63 2.3.1. Течение однокомпонентного газа......63 2.3.2. Течение газовой смеси......77 2.3.3. Течение многокомпонентных жидкостей......80 2.3.4. Пленочное течение двухфазной среды......88 2.4. Моделирование течений в разветвленном трубопроводе......123 2.4.1. Моделирование течений в узле сочленения газопроводов......123 2.4.2. О моделировании течений в разветвленном трубопроводе
транспортирующем жидкости......134 2.5. Численный анализ математической модели разветвленных трубопроводов......138 2.5.1. Примеры разностных схем повышенного порядка аппроксимации......163 2.5.2. О построении полностью консервативных сплайн-схем повышенного порядка аппроксимации......168 2.5.3. К вопросу о построении неравномерных по длине трубопроводов фиксированных разностных сеток......183 2.5.4. Численный анализ работы крана......190 2.5.5. Численный анализ работы крановых площадок ЛЧМГ
оборудованных межниточными перемычками......225 2.5.6. Численный анализ истечения газа из трубопровода высокого давления в атмосферу......233 2.6. Моделирование транспортирования газов через компрессорный цех и компрессорную станцию......237 2.6.1. Математические модели сегментов компрессорных станций (цехов)......337 2.6.2. Математическое моделирование установившихся режимов транспортирования природного газа через компрессорный цех цех и компрессорную станцию......240 2.6.3. Математическое моделирование неустановившихся режимов транспортирования природного газа через компрессорный цех и компрессорную станцию......252 2.6.3.1. Метод последовательной смены стационарных состояний КС......252 2.6.3.2. Метод анализа динамических режимов КС......253 2.6.4. К вопросу о моделировании компрессорных станций сложной структуры......256 2.7. Моделирование транспортирования продуктов через предприятие трубопроводного транспорта......258 2.7.1. Моделирование установившихся режимов транспортирования продуктов......259 2.7.2. Моделирование неустановившихся режимов транспортирования продуктов......260 2.7.3. Численная оценка параметров работы автоматических регуляторов давления в газопроводных сетях......260 2.7.4. Автоматическая настройка высокоточных компьютерных симуляторов на реальные параметры конкретной трубопроводной системы......263 2.8. Математические методы снижения затрат на транспортирование продуктов по трубопроводным сетям с помощью высокоточных компьютерных симуляторов......266 2.8.1. Критерий оптимизации неустановившихся режимов транспортирования природного газа через ГТС......267 2.8.2. Постановка задачи оптимизации неустановившихся режимов транспортирования природного газа через ГТС......268 2.8.3. Алгоритм оптимизации неустановившихся режимов транспортирования природного газа через ГТС......271 2.8.4. Об оптимизации установившихся режимов транспортирования природного газа через ГТС......274 ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ......277 3.1. Постановка задачи......277 3.2. Метод решения уравнений равновесия трубопроводных систем......281 3.3. Математические модели для анализа упруго-пластического поведения трубопроводных конструкций......285 3.3.1. Упруго-пластическое поведение трубных сталей......285 3.3.2. Моделирование взаимодействия трубопровода и прилегающего грунта......286 3.3.2.1. Инженерные модели взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом......286 3.3.2.2. Трехмерная упруго-пластическая модель грунта......294 3.4. Технология численного анализа напряженно-деформированного состояния и оценки прочности трубопроводных систем......308 3.4.1. Выбор средств моделирования НДС трубопроводов......309 3.4.2. Моделирование НДС трубопроводных систем......310 3.4.2.1. Балочные модели трубопроводов......312 3.4.2.2. Оболочечные модели трубопроводов......315 3.4.2.3. Объемные модели трубопроводов......318 3.4.3. Анализ НДС и оценка прочности трубопроводных систем......320 3.4.4. Анализ прочности криволинейных участков магистральных трубопроводов......321 3.4.5. Анализ прочности участков магистральных трубопроводов
подвергшихся экскавации......325 ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ В ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ......340 4.1. Постановка задачи моделирования аварий в трубопроводных системах......340 4.2. Математическое моделирование осколочного поражения при авариях на газопроводах высокого давления......341 4.3. Численное прогнозирование токсической опасности и пожаровзрывоопасности при авариях на трубопроводах......348 4.3.1. Моделирование эволюции облаков топливно-воздушной смеси......348 4.3.2. Численный анализ возможности возникновения пожара или взрыва......363 4.3.3. Численный анализ эффективности путей предотвращения пожара или взрыва......365 4.3.4. Технология численного прогнозирования токсической опасности и пожаровзрывоопасности на объектах ТЭК......372 4.3.5. К вопросу об оценке состояния атмосферы в зоне аварийного выброса транспортируемого продукта......373 4.4. Численное моделирование пожаров на газопроводах и прилегающих территориях......375 4.4.1. Общие замечания......375 4.4.2. Численный анализ причин и механизмов воспламенения образовавшейся газовоздушной смеси......377 4.4.3. Численный анализ параметров пожара на газопроводе в условиях открытой местности......381 4.4.4. Анализ прочности открытых участков трубопроводов при тепловом воздействии пожара......394 4.4.5. Численный анализ параметров пожара на газопроводе в условиях помещения......401 4.4.6. К вопросу об анализе взрывоустойчивости зданий при взрывах газовоздушной смеси в помещении......402 4.5. Моделирование пожаров разлития горючих жидкостей при разрушении трубопроводов или резервуаров хранения......403 4.5.1. К вопросу оперативной оценки зон теплового поражения от пожара разлития......403 4.5.2. Численное моделирование пожаров разлития......417 4.6. К вопросу моделирования огненных шаров при горении углеводородного топлива......424 4.7. Моделирование аварий в газотранспортных системах
связанных с неустойчивой работой газоперекачивающего оборудования......425 ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПО СИСТЕМАМ ПРОТЯЖЕННЫХ КАНАЛОВ С ОТКРЫТЫМ РУСЛОМ И РЕКАМ......450 5.1. Постановка задачи......450 5.2. Построение математической модели неразветвленных каналов с открытым руслом......451 5.3. Построение математической модели сети разветвленных каналов с открытым руслом......460 5.4. Построение математической модели распространения тепла по сетям каналов с открытым руслом......477 5.5. Построение разностной модели разветвленных каналов с открытым руслом......489 5.6. Построение разностной модели сети разветвленных каналов с открытым руслом......510 5.7. К вопросу исследования устойчивости разработанной разностной модели......520 5.8. О методе решения построенных разностных уравнений......525 5.9. Об одном подходе к моделированию транспортирования многокомпонентных жидкостей (метод «лагранжевых» частиц)......528 5.10.0 практической реализации построенных математических моделей и алгоритмов......550 5.11. О построении гидравлических симуляторов систем каналов с открытым руслом......550 Заключение......551 Список литературы......552 Приложение 1. Алешин В.В. Численный анализ влияния остаточного напряженно-деформированного состояния труб на прочность магистральных трубопроводов......567 Приложение 2. Прялов C.H.
Селезнев В.Е. К вопросу о расчетных оценках гидравлических сопротивлений трения в трубопроводах......595 Приложение 3. Алешин В.В. Определение параметров инженерных моделей взаимодействия трубопровода с грунтом по результатам численного моделирования......628 Приложение 4. Алешин В.В. Критерий пластичности грунтов с оптимальной поверхностью текучести......636 Приложение 5. Алешин В.В. К вопросу о численном моделировании подземных участков протяженных трубопроводных систем......651 Приложение 6. Алешин В.В. Точное решение МКЭ задачи об осевом смещении трубопровода в грунте......654 Приложение 7. Алешин В.В. Предельное равновесие откосов «идеальных» грунтов......659 Приложение 8. Бойченко А.П.
Селезнев В.Е. Краткий обзор патентов в области обнаружения разрывов газопроводов......662 Приложение 9. Комиссаров A.C.
Прялов C.H.
Селезнев В.Е. Моделирование аварий в газотранспортных системах
связанных с неустойчивой работой газоперекачивающего оборудования......672 Приложение 10. Прялов C.H.
Юлин A. B. К вопросу о расчетных оценках значений коэффициента Шези......683 Об авторах......693