ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пример реализации основных принципов высокоточного моделирования трубопроводных систем при верификации проектных решений для магистральных трубопроводов из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" На Протяжении всего жизненного цикла объектов трубопроводного транспорта ТЭК своевременное выявление критических мест проектов позволяет оперативно вносить корректировки в технологическую цепочку процессов проектирования, эксплуатации и реконструкции. Существенного повышения качества проектных решений можно достичь за счет внедрения в практику проектирования трубопроводов принципиально новых подходов к математическому моделированию жизненного цикла трубопроводных систем и новых видов автоматизированного высокоточного численного анализа несущих элементов конструкций и режимов функционирования проектируемых сетей трубопроводов. [c.36] При верификации проектов МТ в списке новых подходов к математическому моделированию жизненного цикла трубопроводных систем, прежде всего, следует указать на построение по материалам экспертируемого проектного решения высокоточных компьютерных прочностных и газодинамических (гидродинамических) симуляторов функционирования проектируемой трубопроводной системы. Эксплуатация данных компьютерных симуляторов позволит детально проанализировать полный спектр прогнозируемого поведения проектируемой трубопроводной конструкции при ожидаемых многофакторных воздействиях в результате адекватной имитации функционирования сети. [c.37] Таким образом, применение компьютерных симуляторов для проектрфуемых сетей трубопроводов открывает перед проектировщиком уникальную возможность совершенствовать проектные решения по результатам численного моделирования, максимально приближенного к реальным условиям последующей эксплуатации объекта трубопроводного транспорта (см. Разделы 1.1 и 1.2). При этом компьютерные симуляторы трубопроводных сетей могут служить одной из базовых составляющих динамического прогностического анализа изменения экологической обстановки на территориях, прилегающих к МТ. [c.37] Такой процесс разработки трубопроводной сети ТЭК можно условно назвать проектированием по научно-обоснованному прогнозу фактического состояния и полного спектра режимов функционирования трубопроводной системы. [c.37] Адекватность математических моделей проектируемым трубопроводным системам и прогнозируемым процессам их функционирования (включая аварийные ситуации), а также сходимость методов их численного анализа к достоверным результатам, должны обосновываться теоретически и подтверждаться численными и натурными экспериментами. При этом надежность получаемых оценок при верификации особо ответственных проектных решений может быть повьппена в результате дублирования и проведения сравнительного анализа решений, найденных с помощью частных вычислительных технологий (и входящего в их состав программно-математического обеспечения) разных производителей. [c.38] Повышение оперативности принятия научно-обоснованных проектных решений должно обеспечиваться в результате расширения интеллектуальной автоматизации труда проектировщиков (см. Раздел 1.3). Такая автоматизация способствует сокращению ошибок в анализе проектных решений за счет снижения влияния человеческого фактора, а также дает возможность эффективно применять численные методы верификации проектных решений всеми проектировщиками, в том числе не имеющими углубленной подготовки в области математического моделирования, численной оптимизации и вычислительной механики. [c.38] Для сокращения сроков и повышения качества обучения проектировщиков навыкам численной верификации проектных решений целесообразно применение специализрфо-ванных компьютерных тренажеров исследовательского типа (см., например, [7]). Эффективность обучения также можно повысить в результате привлечения ведущих разработчиков вычислительных технологий, программно-математического обеспечения и высокоточных компьютерных симуляторов, используемых при численной верификации решений в проектных организациях. [c.39] В соответствии с материалом Раздела 1.1 в основу этих моделей должны быть положены адаптированные для описания функционирования трубопроводных систем базовые уравнения механики и электродинамики сплошных сред, современные алгоритмы нелинейного и динамического программирования, методы качественной теории дифференциальных уравнений. [c.39] Применение указанных подходов позволяет также оценить несущую способность трехмерных трубопроводных конструкций с учетом всего спектра их конструктивногеометрических особенностей (прямые и упругоизогнутые участки трубопровода, гнутые и круто изогнутые отводы, и т.д.). [c.40] Аналогичная ситуация возникает при использовании упрощенных методов анализа параметров газодинамических (гидравлических) режимов функционирования трубопроводных систем. Так, например, использование часто применяемых в трубопроводном транспорте изотермических моделей течения продуктов по трубопроводным сетям (см., например, [18, 19]) не позволяет в полной мере и с высокой точностью результатов выполнить требования [44]. В отличие от традиционных компьютерных программ проектирования трубопроводных систем, которые рассматривают стационарные течения, предлагаемая здесь методология численной верификации проектных решений позволяет моделировать переходные процессы, связанные с запуском/остановом перекачивающего оборудования, перекрытием кранов, заслонок и т.д. (см. Главу 2). Эти режимы характеризуются максимальными нагрузками на трубопроводные системы и должны быть проанализированы при проведении проектировочных расчетов. [c.40] Рассматриваемая методология обеспечит проведение поверочных газодинамических (гидравлических) расчетов параметров транспортирования продуктов по трубопроводным сетям, проложенным в высокогорной местности, где необходимо учитывать влияние перепада высот на режимы транспортирования продуктов и их воздействия на трубопроводы (см. Главу 2). Это объясняется влиянием высотного уровня прокладки трубопровода не только на гидростатический напор, но и на режим течения в целом. В качестве примера можно отметить, что данная методология позволяет проверить на стадии проектирования полноту выполнения требований [44. [c.40] Такая методология численной верификации предоставляет возможность анализировать проектные решения с точки зрения определения размеров санитарно-защитных зон и зон повышенной пожароопасности вдоль линейных частей проектируемых и реконструируемых МТ (см. Главу 4). В полной мере решить данную задачу можно только с использованием высокоточного математического моделирования. В этом случае появляется возможность на стадии проекта аргументированно обосновать требуемые конструктивные решения (см., например, [44]) и меры пожарной и промышленной безопасности. [c.41] Основной сферой применения предлагаемой методологии численной верификации проектов является комплексный анализ функциональности, безопасности и эффективности принимаемых проектных решений с точки зрения последующей эксплуатации трубопроводной системы на протяжении всего цикла ее существования. Реализация этой методологии позволит оперативно обнаруживать некорректности и ошибки в проектах, а также дает возможность определять наиболее эффективные пути их устранения. Численная верификация формирует научное обоснование параметров и объемов вредных воздействий проектируемой трубопроводной системы на окружающую среду. [c.41] Применение методологии на практике направлено на разработку научно-обоснованного комплекса мероприятий по повышению уровня защиты окружающей среды в зоне строительства и последующей эксплуатации МТ. Это позволяет, в свою очередь, аргументировать размеры устанавливаемых санитарно-защитных зон и зон повышенной пожароопасности вдоль линейных частей проектрфуемых и реконструируемых МТ. [c.41] Здесь следует отметить, что проведение количественного численного анализа последствий возможных аварийных ситуаций, прежде всего, связано с вьщелением критических мест в проектах и оценкой вредной нагрузки на окружающую среду от возможных выбросов транспортируемых продуктов, сопутствующих пожаров, попадания и распространения загрязнений в водоемах и реках [5, 6, 27, 45, 46. [c.43] Методы решения большинства из перечисленного списка задач будут рассмотрены в последующих Главах настоящей монографии (см. также [1-7]). [c.45] Вернуться к основной статье