Математическое моделирование трехмерных нестационарных течений вязкого сжимаемого теплопроводного газа в магистральном трубопроводе
В рамках данного фундаментального научного исследования предполагается создание математической модели и проведение численных расчетов сложных трехмерных нестационарных течений вязкого сжимаемого теплопроводного газа на неоднородных участках трубопроводов.
Актуальность проведения НИОКР и реализации проекта в целом обусловлена отсутствием убедительной теории, адекватно описывающей сложные течения в трубопроводах сжимаемой сплошной среды со свойствами вязкости и теплопроводности в нестационарном и трехмерном случае. Создание такой теории представляет собой серьезную и актуальную задачу, как с точки зрения математического обоснования, так и с вычислительной точки зрения. Результаты исследований на основе адекватных моделей могут быть взяты за основу повышения эффективности трубопроводных систем и сокращения энергетических затрат, поскольку они более соответствуют реальным условиям эксплуатации.
Цели НИОКР
- Создать теорию для описания течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа в трубопроводе, основанную на более адекватной природе математической модели
- Разработать соответствующее программное обеспечение
- Провести расчеты газодинамических параметров течений
- Выявить их оптимальные значения для повышения энергоэффективности магистральных трубопроводов
Задачи НИОКР
- Создание математической модели описания течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа на основе полной системы уравнений Навье-Стокса
- Создание алгоритмов и программ численного решения полной системы уравнений Навье-Стокса.
- Проведение расчетов газодинамических характеристик течений в трубопроводах различных конфигураций
- Обработка результатов расчетов, их визуализация и определение наиболее эффективных значений газодинамических характеристик
Научные результаты НИОКР
Результаты фундаментальных исследований по предлагаемому проекту будут иметь не только научную ценность для описания течений сплошной среды, но и прикладную направленность для обеспечения более эффективной эксплуатации газопроводов и будут опубликованы в научных статьях в российских и зарубежных журналах, зафиксированы в зарегистрированных программах для ЭВМ , представлены на международных и российских научных конференциях.
Описание имеющегося задела для НИОКР
За последние десять лет удалось создать математическую теорию сложных течений воздуха в свободных разрушительных атмосферных вихрях, многие элементы которой вполне можно применить для создания теории течения газа в трубопроводе. По этой тематике опубликовано 57 работ, в том числе 2 монографии, 22 статьи в журналах из списка ВАК, 5 статей индексируемых в базах Web of Science и Scopus, получено 18 свидетельств на зарегистрированные программы для ЭВМ. Расчеты по проекту с использованием алгоритмов распараллеливания предполагается выполнять на серьезной ресурсной базе вычислительной лаборатории кафедры бизнес-информатики и математики ТИУ.
