The object of research, development or design (in Russian) : Неизотермический турбулентный поток высоковязкой нефти в трубе

The object of research, development or design (in Kazakh) : Тұтқырлығы жоғары мұнайдың изотермиялық емес турбулентті ағыны

Aim of work (in Russian) : Моделирование и создание методики расчета турбулентного движения и теплообмена высоковязкой нефти с противотурбулентной присадкой (ПТП)

Aim of work (in Kazakh) : Турбуленттілікке қарсы қоспасы (ТҚҚ) бар тұтқырлығы жоғары мұнайдың турбулентті қозғалысы мен жылу беруін модельдеу және есептеу әдістемесін құру

Методы исследования (на русском) : Методы численного моделирования (RANS, DNS), конечно-разностные схемы второго порядка, алгоритм SIMPLE, метод контрольного объёма, TDMA и Гаусса–Зейделя для решения систем линейных уравнений. Реологические свойства описаны моделью FENE-P.

Методы исследования (на казахском) : Сандық модельдеу әдістері (RANS, DNS), екінші ретті ақырлы айырмалар схемалары, SIMPLE алгоритмі, басқару көлемі әдісі, сызықтық теңдеулер жүйесін шешу үшін TDMA және Гаусс–Зейдель әдістері. Реологиялық қасиеттер FENE-P моделімен сипатталды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В рамках работы создано программное обеспечение, включающее модули для расчёта турбулентного движения и теплообмена высоковязкой жидкости с противотурбулентной присадкой (ПТП) в трубе. Разработаны алгоритмы решения системы уравнений движения, непрерывности и теплопереноса в связке с четырёхпараметрической моделью турбулентности (k-ε-v²-f) и реологической моделью FENE-P, учитывающей упруго-вязкие свойства жидкости. Реализованы методы численного решения на основе алгоритма SIMPLE, конечно-разностных схем второго порядка и TDMA, обеспечивающие устойчивость и точность вычислений. Проведена верификация полученных решений на основе данных DNS и RANS для течения ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Показано хорошее согласие по осреднённым характеристикам скорости, турбулентной кинетической энергии и напряжений Рейнольдса, а также выявлены отличия, связанные со спецификой реологических свойств. Получено, что для неньютоновских жидкостей с ПТП уровень турбулентности выше, чем для ньютоновских, а положение максимумов напряжений смещается к оси трубы, что соответствует литературным данным и результатам DNS-моделей. Отдельные расчёты сопоставлены с экспериментальными данными течений вязкоупругих жидкостей (растворы ксантановой камеди в трубах с резким расширением). Получено удовлетворительное совпадение профилей скоростей и распределений турбулентных характеристик, что подтверждает достоверность предложенной методики.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жұмыс аясында құбырдағы қарсы турбуленттік қоспасы (ПТП) бар тұтқырлығы жоғары сұйықтықтың турбуленттік қозғалысы мен жылуалмасуын есептеуге арналған бағдарламалық жасақтама жасалды. Қозғалыс, үзіліссіздік және жылуалмасу теңдеулер жүйесін төрт параметрлі турбуленттік модельмен (k-ε-v²-f) және тұтқыр-серпімді қасиеттерді ескеретін FENE-P реологиялық моделімен біріктіріп шешуге арналған алгоритмдер әзірленді. SIMPLE алгоритмі, екінші ретті ақырлы айырмалар схемалары және TDMA әдістеріне негізделген сандық шешу тәсілдері енгізіліп, есептеулердің орнықтылығы мен дәлдігі қамтамасыз етілді. Алынған шешімдер ньютондық және ньютондық емес сұйықтықтардың RANS және DNS деректері бойынша тексерілді. Орташаланған жылдамдық, турбуленттік кинетикалық энергия және Рейнольдс кернеулері бойынша жақсы сәйкестік алынды, сондай-ақ реологиялық қасиеттерге байланысты ерекшеліктер анықталды. ПТП бар ньютондық емес сұйықтықтар үшін турбуленттік деңгейі жоғары екені және кернеу максимумдарының құбыр осіне қарай ығысатыны көрсетілді, бұл әдеби деректер мен DNS модельдерінің нәтижелеріне сәйкес келеді. Бөлек есептеулер тұтқыр серпімді сұйықтықтардың (кенет кеңеюі бар құбырдағы ксантан сағызы ерітінділері) тәжірибелік деректерімен салыстырылды. Орташа жылдамдық профильдері мен турбуленттік сипаттамалардың таралуы бойынша қанағаттанарлық сәйкестік көрсетіліп, ұсынылған әдістеменің сенімділігі дәлелденді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Программное обеспечение реализовано в модульной структуре, требует около 2000 ядер-часов при расчётах на 64-ядерной станции и обеспечивает получение профилей скорости, давления, температуры, вязкости и концентрации присадки, снижая затраты на эксперименты.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Бағдарламалық жасақтама модульдік құрылымда іске асырылып, 64 ядролы станцияда есептеу үшін шамамен 2000 ядро-сағатты қажет етеді және жылдамдық, қысым, температура, тұтқырлық пен қоспа концентрациясының профильдерін алуға мүмкіндік беріп, эксперименттік шығындарды азайтады.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : разработке математических и численных моделей для турбулентного движения и теплообмена высоковязкой нефти с противотурбулентными присадками позволит снизить энергетические затраты при транспортировке нефти на большие расстояния​

Efficiency (in Kazakh) : Турбуленттілікке қарсы қоспасы бар тұтқырлығы жоғары мұнайдың турбулентті қозғалысы мен жылу алмасуына арналған математикалық және сандық модельдерді әзірлеу мұнайды ұзақ қашықтыққа тасымалдау кезінде энергия шығындарын азайтуға мүмкіндік беред

Field of application (in Russian) : Результаты НИР применимы для оптимизации процессов транспортировки высоковязких жидкостей с полимерными присадками в трубопроводах

Field of application (in Kazakh) : ҒЗЖ нәтижелері құбырлардағы полимерлі қоспалары бар тұтқырлығы жоғары сұйықтықтарды тасымалдау процестерін оңтайландыру үшін қолданылады