matmessМатематические заметки СВФУMathematical notes of NEFU2411-93262587-876XСеверо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова10.25587/SVFU.2018.4.11320matmess-373Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НА РЕЖИМ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРАNUMERICAL RESEARCH ON EFFECT OF THERMAL INSULATION ON A GAS PIPELINE’S PERFORMANCE IN FAR NORTH ENVIRONMENTИвановВ. А.IvanovV. A.

Иванов Виктор Анатольевич

Институт проблем нефти и газа СО РАН, ул. Октябрьская, 1, Якутск 677980 

Viktor A. Ivanov

Institute of Oil and Gas Problems SB RAS, 1 Oktyabrskaya Street, Yakutsk 677980, Russia 

victor.ivanov88@gmail.comИнститут проблем нефти и газа СО РАНРоссияInstitute of Oil and Gas Problems SB RASRussian Federation20172106202624496108Copyright © Иванов В.А., 20262026Иванов В.А.Ivanov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://matmess.elpub.ru/jour/article/view/373

Исследованы параметры течения газа в магистральном газопроводе в зависимости от перепада давления. На основании уравнений газовой динамики и состояния реального газа установлены распределения температуры и давления по длине газопровода при известных параметрах поступающего газа. Определена зависимость массового расхода газа от известного давления на выходе. Задача теплового взаимодействия движущегося газа и мерзлых грунтов решается в сопряженном виде, что позволяет точнее описать реальный физический процесс. С помощью численного моделирования методом конечных элементов исследованы различные варианты теплоизоляции магистрального газопровода и их влияние на его режим работы.

A research on gas flow parameters related to pressure drop in a pipeline is conducted. Temperature and pressure distributions along the pipeline are established in accordance with the equations of gas dynamics and the state equation of a real gas with known parameters of incoming gas. Dependence of the mass flow on the known outlet pressure is evaluated. Thermal interaction of the moving gas and the frozen soil is simulated in a conjugate form and thus the real physical process is described more accurately. By means of numerical modeling with the finite elements method various thermal insulation options are examined. 

магистральный газопроводсопряженная задачамноголетнемерзлые грунтыматематическое моделированиеgas pipelineconjugate problempermafrostmathematical modelingReferencesБондарев Э. А., Васильев В. И., Воеводин А. Ф., Павлов Н. Н., Шадрина А. П. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. Новосибирск: Наука, 1988.Бондарев Э. А., Васильев В. И., Воеводин А. Ф., Павлов Н. Н., Шадрина А. П. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. Новосибирск: Наука, 1988.Бондарев Э. А., Аргунова К. К., Рожин И. И. Влияние пластовых параметров на образование гидратов в газовых скважинах в многолетнемерзлых породах // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы X научно-технической конференции, посвященной памяти профессора Н. С. Иванова (7 декабря 2011 г., г. Якутск). Якутск: Издательский дом СВФУ, 2013. С. 6–18.Бондарев Э. А., Аргунова К. К., Рожин И. И. Влияние пластовых параметров на образование гидратов в газовых скважинах в многолетнемерзлых породах // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы X научно-технической конференции, посвященной памяти профессора Н. С. Иванова (7 декабря 2011 г., г. Якутск). Якутск: Издательский дом СВФУ, 2013. С. 6–18.Bondarev E. A., Rozhin I. I., Argunova K. K. Simulation of hydrate formation in gas wells at thermal interaction with rocks // Суперкомпьютерные технологии математического моделирования: труды II Международной конференции / Под ред. В. И. Васильева. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2014. С. 130–139.Bondarev E. A., Rozhin I. I., Argunova K. K. Simulation of hydrate formation in gas wells at thermal interaction with rocks // Суперкомпьютерные технологии математического моделирования: труды II Международной конференции / Под ред. В. И. Васильева. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2014. С. 130–139.Argunova K. K., Bondarev E. A., Rozhin I. I. Mathematical modeling of hydrate formation during natural gas production // Zbornik radova Konferencije MIT 2013. http://www.mit.rs/ 2013/zbornik-2013.pdf. Kosovska Mitrovica: Prirodno-matematicki fakultet Uiverziteta u Pristini; Novosibirsk: Institute of Computational Technologies SB RAS. Beograd: Stamparija Ofsetpres, Kraljevo, 2014. Pp. 43-50.Argunova K. K., Bondarev E. A., Rozhin I. I. Mathematical modeling of hydrate formation during natural gas production // Zbornik radova Konferencije MIT 2013. http://www.mit.rs/ 2013/zbornik-2013.pdf. Kosovska Mitrovica: Prirodno-matematicki fakultet Uiverziteta u Pristini; Novosibirsk: Institute of Computational Technologies SB RAS. Beograd: Stamparija Ofsetpres, Kraljevo, 2014. Pp. 43-50.Bondarev E. A., Rozhin I. I., Argunova K. K. Modeling the formation of hydrates in gas wells in their thermal interaction with rocks // J. Engin. Physics and Thermophysics, 2014. V. 87, N 4. P. 900–907.Bondarev E. A., Rozhin I. I., Argunova K. K. Modeling the formation of hydrates in gas wells in their thermal interaction with rocks // J. Engin. Physics and Thermophysics, 2014. V. 87, N 4. P. 900–907.Бондарев Э. А., Рожин И. И., Аргунова К. К. Моделирование образования гидратов в газовых скважинах при тепловом взаимодействии с горными породами // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы XI науч.-тех. конфер., посвящ. памяти д.т.н., проф. Н. С. Иванова (Якутск, 7 декабря 2013 г.) [электронное издание] / [редкол.: д.ф.-м.н. А. М. Тимофеев (отв. ред.) и др.]. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2016. С. 49–61.Бондарев Э. А., Рожин И. И., Аргунова К. К. Моделирование образования гидратов в газовых скважинах при тепловом взаимодействии с горными породами // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы XI науч.-тех. конфер., посвящ. памяти д.т.н., проф. Н. С. Иванова (Якутск, 7 декабря 2013 г.) [электронное издание] / [редкол.: д.ф.-м.н. А. М. Тимофеев (отв. ред.) и др.]. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2016. С. 49–61.Бондарев Э. А., Рожин И. И., Воеводин А. Ф., Аргунова К. К. Термогидродинамика магистрального газопровода «Сила Сибири» // Тр. 12-й Междунар. Азиатской школысеминара «Проблемы оптимизации сложных систем». Новосибирск, 12–16 декабря 2016 г. С. 79–86.Бондарев Э. А., Рожин И. И., Воеводин А. Ф., Аргунова К. К. Термогидродинамика магистрального газопровода «Сила Сибири» // Тр. 12-й Междунар. Азиатской школысеминара «Проблемы оптимизации сложных систем». Новосибирск, 12–16 декабря 2016 г. С. 79–86.Латонов В. В., Гуревич Г. Р. Расчет коэффициента сжимаемости природных газов // Газовая промышленность. 1969. № 2. С. 7–9.Латонов В. В., Гуревич Г. Р. Расчет коэффициента сжимаемости природных газов // Газовая промышленность. 1969. № 2. С. 7–9.Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003.Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Вычислительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003.Рожин И. И. Численное моделирование переходных процессов в прикладных задачах теплопроводности с фазовыми превращениями [Текст]: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 05.13.18 / Рожин Игорь Иванович. Якутск, 2005.Рожин И. И. Численное моделирование переходных процессов в прикладных задачах теплопроводности с фазовыми превращениями [Текст]: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 05.13.18 / Рожин Игорь Иванович. Якутск, 2005.Семенов С. М. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Росгидромет, 2012.Семенов С. М. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Росгидромет, 2012.Порхаев Г. В., Щелоков В. К. Прогнозирование температурного режима вечномерзлых грунтов на застраиваемых территориях. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1980.Порхаев Г. В., Щелоков В. К. Прогнозирование температурного режима вечномерзлых грунтов на застраиваемых территориях. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1980.Павлов А. В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1975.Павлов А. В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1975.Федоров А. Н., Максимов Т. Х., Гаврильев П. П. и др. «Спасская падь»: Комплексные исследования мерзлотных ландшафтов. Якутск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2006.Федоров А. Н., Максимов Т. Х., Гаврильев П. П. и др. «Спасская падь»: Комплексные исследования мерзлотных ландшафтов. Якутск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2006.Гаврилова М. К. Климат центральной Якутии. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1973.Гаврилова М. К. Климат центральной Якутии. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1973.Иванов В. А., Рожин И. И. Сопряженная задача теплового взаимодействия магистрального газопровода с окружающими многолетнемерзлыми грунтами // Вестник СВФУ. 2017. Т. 62, № 6. С. 47–58.Иванов В. А., Рожин И. И. Сопряженная задача теплового взаимодействия магистрального газопровода с окружающими многолетнемерзлыми грунтами // Вестник СВФУ. 2017. Т. 62, № 6. С. 47–58.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.