Математическая модель затопленной струи с учетом влияния 3D течения окружающей воды
Автор: Кильдибаева Светлана Рустамовна, Гималтдинов Ильяс Кадирович
Рубрика: Краткие сообщения
Статья в выпуске: 1 т.12, 2019 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматривается течение затопленной струи, состоящей из капель нефти, пузырьков газа, пузырьков гидарата и вовлеченной в струю воды. Для моделирования струи используется интегральный лагранжевый метод контрольного объема, согласно которому струя рассматривается в виде последовательности элементарных контрольных объемов, содержащих сведения о массе, плотности, скорости и температуре компонентов струи. Зная эти параметры для контрольного объема, можно получить сведения о струе. Вследствие того, что рассматривается разлив на глубине 1500 м, что соответствует глубоководной добыче, существует риск распространения углеводородов в толще воды и загрязнения водоема как это было при аварии в Мексиканском заливе в 2010 г. Для быстрого и качественного предотвращения таких разливов необходимо разрабатывать способы прогнозирования течения углеводородов. В условиях стабильного существования гидрата на поверхности пузырьков образуется гидратная оболочка, которая превращает газовый пузырек в гидратный. Для моделирования гидратообразования принята схема, когда процесс лимитируется диффузией газа. На струю действует течение окружающей воды, под действием которого струя искривляется. В работе впервые рассмотрен случай, когда на струю действует трехмерное течение окружающей воды. Получены траектория струи, зависимость температуры, скорости и плотности струи от вертикальной координаты. Развит интегральный лагранжевый метод контрольного объема, а также определено влияние трехмерного течения затопленной струи на ее параметры.
Затопленная струя, гидратообразование, разлив углеводородов, нефть, метан
Короткий адрес: https://sciup.org/147232920
IDR: 147232920 | УДК: 532.546+536.421 | DOI: 10.14529/mmp190112
Mathematical model of the submerged jet taking into account the influence of 3D flow of the ambient water
The paper considers the flow of a submerged jet consisting of oil droplets, gas bubbles, hydrate bubbles and water ambiented in the jet. The integral Lagrangian control volume method is used to model the jet. According to this method, the jet is considered as elementary control volumes. Knowing these parameters for the control volume, you can get information about the jet. The article deals with the spill of hydrocarbons at a depth of 1500 m, which corresponds to deep-sea production. There is a risk of hydrocarbon spills into the ocean, as was the case with the Gulf of Mexico accident in 2010. In such cases, it is necessary to develop methods for predicting the flow of hydrocarbons. Under the conditions of stable hydrate existence, a hydrate shell is formed on the surface of the bubbles, thus the gas bubble turns into a hydrate bubble. To simulate hydrate formation, a scheme of hydrate formation is adopted, which is limited by the diffusion of gas through the shell on the surface of the bubble. Under the influence of the flow of the surrounding water jet bends. The paper for the first time considers the case when a three-dimensional flow acts on the jet. As a result of calculations the jet trajectory, the dependence of temperature, velocity and density of the jet on the vertical coordinate are obtained. The integral Lagrangian control volume method is developed, and the influence of the three-dimensional flow of the submerged jet on its parameters is determined.
Список литературы Математическая модель затопленной струи с учетом влияния 3D течения окружающей воды
- Богоявленский, В.И. Катастрофа в мексиканском заливе на месторождении Ixtoc комплекса Cantarell / В.И. Богоявленский, П.С. Баринов, И.В. Богоявленский // Бурение и нефть. - 2018. - № 1. - С. 3-13.
- Лаврова, О.Ю. Катастрофический разлив нефти в мексиканском заливе в апреле-мае 2010 года / О.Ю. Лаврова, А.Г. Костяной // Исследование Земли из космоса. - 2010. - № 6. - С. 67-72.
- Гималтдинов, И.К. К теории накопления углеводородов в куполе, применяемом для ликвидации техногенного разлива на дне океана / И.К. Гималтдинов, С.Р. Кильдибаева // Инженерно-физический журнал. - 2018. - № 1. - С. 260-265.
- Гималтдинов, И.К. К теории начального этапа накопления нефти в куполе-сепараторе / И.К. Гималтдинов, С.Р. Кильдибаева // Инженерно-физический журнал. - 2015. - № 3. - С. 401-406.
- Yapa, P.D. Simulation of Oil Spills from Underwater Accidents I: Model Development / P.D. Yapa, L. Zheng // Journal of Hydraulic Research, International Association of Hydraulic Research. - 1997. - № 5. - С. 673-688.
- Гималтдинов, И.К. Модель затопленной струи с учетом двух предельных схем гидратообразования / И.К. Гималтдинов, С.Р. Кильдибаева // Теплофизика и аэромеханика. - 2018. - № 1. - С. 79-88.
- Шагапов, В.Ш. Образование и разложение газогидратных включений при миграции в воде / В.Ш. Шагапов, Б.И. Тазетдинов // Теплофизика и аэромеханика. - 2014. - № 3. - С. 355-364.
- Шагапов, В.Ш. О механизмах роста гидратной оболочки на поверхности всплывающих газовых пузырьков / В.Ш. Шагапов, А.С. Чиглинцева, А.А. Русинов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. - 2015. - № 3. - С. 73-86.
