Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Метод расчета переходных процессов в газопроводе

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-5-426-458

Полный текст:

Аннотация

Рассматривается аналитическое решение системы дифференциальных уравнений в частных производных, описывающей неустановившееся изотермическое течение реальных газов в газопроводах. Такая задача возникает при изучении закономерности изменения мгновенных значений давления и расхода газа в магистральных газопроводах, например при пусках и остановах крупных потребителей газа. При этом переходные процессы не обязательно имеют ярко выраженный колебательный характер, невзирая на то что описываются периодическими функциями. В ходе исследований поставлена задача получить математическую модель процесса с учетом инерционного члена уравнения движения, пренебрежение которым возможно только при условии превышения в 3,5–4 раза потерь на трение над ударным давлением. Важной особенностью найденного решения является его универсальность, что позволяет значительно снизить трудозатраты при нахождении с его использованием частных решений практических задач, отличающихся граничными условиями. Граничные условия первого рода задаются  в виде произвольной функции как по расходу газа, так и по его давлению. В основу решения положен широко применяемый метод разделения переменных Фурье. С целью упрощения расчетов исходное дифференциальное уравнение преобразуется таким образом, чтобы граничные условия приобрели свойство однородности. Установлено, что введенные в решение требования равенства нулю граничных условий в начальный момент времени позволяют получить компактную запись аналитической модели, но не ограничивают область использования модели при скачкообразном изменении расхода газа или давления. Полученная аналитическая модель неустановившегося течения газа позволяет без использования интеграла Дюамеля находить аналитические решения при более сложных граничных условиях, чем скачок расхода. При этом найденные решения полностью совпадают с решениями на основе интеграла Дюамеля, но без интегрирования, что положительно сказывается на применимости данного подхода в практике инженерных расчетов.

Об авторе

А. С. Фиков
Государственный институт повышения квалификации и переподготовки кадров в области газоснабжения «ГАЗ-ИНСТИТУТ»
Беларусь

Адрес для переписки: Фиков Александр Станиславович – Государственный институт повышения квалификации и переподготовки кадров в области газоснабжения «ГАЗ-ИНСТИТУТ», Твердый пер. 1-й, 8, 220037, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-53-31
fikov@list.ru



Список литературы

1. Чарный, И. А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах / И. А. Чарный. М.: Недра, 1975. 296 с.

2. Сложные трубопроводные системы / В. В. Грачев [и др.]. М.: Недра, 1982. 256 с.

3. Ванчин, А. Г. Методы расчета режима работы сложных магистральных газопроводов / А. Г. Ванчин // Нефтегазовое дело. 2014. № 4. С. 192–214. http://ogbus.ru/issues/4_2014/ogbus_4_2014_p192-214_VanchinAG_ru.pdf.

4. Панферов, В. И. Моделирование нестационарных процессов в газопроводах / В. И. Панферов, С. В. Панферов // Вестник ЮУрГУ. Сер. Строительство и архитектура. 2007. Вып. 4. № 14. С. 44–47. https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/385/10.pdf.

5. Ласый, П. Г. Приближенное решение одной задачи об электрических колебаниях в проводах с помощью полилогарифмов / П. Г. Ласый, И. Н. Мелешко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 4. С. 334–340. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-4-334-340.

6. Ласый, П. Г. Применение полилогарифмов к приближенному решению неоднородного телеграфного уравнения для линии без искажений / П. Г. Ласый, И. Н. Мелешко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 5. С. 413–421. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-5-413-421.

7. Трофимов, А. С. Квазилинеаризация уравнения движения газа в трубопроводе / А. С. Трофимов, В. А. Василенко, Е. В. Кочарян // Нефтегазовое дело. 2003. № 1. С. 1–11.

8. Фиков, А. С. Наилучшая оценка параметра линеаризации математической модели нестационарного течения газа в трубопроводах / А. С. Фиков // Инновации. Образование. Энергоэффективность: материалы XIV Междунар. науч.-практ. конф. / ГИПК «ГАЗ-ИНСТИТУТ». Минск, 29–30 окт. 2020. Минск, 2020. С. 82–85.

9. Фиков, А. С. Аналитическая модель переходного процесса в телескопическом газопроводе при внезапном изменении расхода газа / А. С. Фиков // Вестник науки. 2020. Т. 1, № 12. С. 127–129. https://www.вестник-науки.рф/archiv/journal-12-33-1.pdf.

10. Аствацатурьян, Р. Е. Моделирование движения газа в газопроводах с учетом сил инерции потока / Р. Е. Аствацатурьян, Е. В. Кочарян // Нефтегазовое дело. 2007. № 2. С. 1–8. http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/Astvatsatur'yan/Astvatsatur'yan_1.pdf.

11. Паренкина, В. И. О линеаризации уравнения движения вязкой жидкости / В. И. Паренкина // Парадигмальные стратегии науки и практики в условиях формирования устойчивой бизнес-модели России: сб. науч. ст. по итогам Нац. науч.-практ. конф. / Санкт-Петербург. гос. экон. ун-т, 3–4 окт. 2019 г. СПб., 2019. С. 74–77.

12. Демидович, Б. П. Дифференциальные уравнения / Б. П. Демидович, В. П. Моденов. СПб.: Лань, 2008. 288 с.


Для цитирования:


Фиков А.С. Метод расчета переходных процессов в газопроводе. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021;64(5):426-458. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-5-426-458

For citation:


Fikov A.S. Method for Calculating Transients in a Gas Pipeline. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2021;64(5):426-458. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-5-426-458

Просмотров: 32


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)