Системный анализ и алгоритмы расчета комплексных показателей ударно-вибрационных воздействий газовых потоков на стенки сложных технологических трубопроводов
Автор: Кантюков Рафкат Абдулхаевич, Бутусов Олег Борисович, Мешалкин Валерий Павлович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 1-1 т.19, 2017 года.
Бесплатный доступ
Проведен системный анализ комплексных показателей степени воздействия импульсов высокого и низкого давления на типовые узлы сложных технологических трубопроводов (СТТ). Для оценки вибрационно-ударного воздействия импульсов давления на стенки СТТ предложены четыре класса комплексных показателей: гидродинамические, статистические, фрактально-геометрические и амплитудно-частотные. На основе методологии системного анализа с использованием математического аппарата непрерывного вейвлет-преобразования временных рядов пульсаций давления газовых потоков в типовом узле (блоке) СТТ типа «тройник» выделены шестнадцать турбулентных структур разного масштаба. Системный анализ аппроксимаций и детализаций дискретного вейвлет преобразования (ДВП) временных рядов пульсаций давления газовых потоков позволил установить, что средние, медианы и средние квадратические значения низкочастотной компоненты пульсаций почти в два раза превышают аналогичные значения высокочастотных компонент ДВП, из чего следует, что низкочастотные компоненты пульсаций давления представляют большую опасность для целостности СТТ, чем высокочастотные компоненты. Установлено, что стандартные отклонения низкочастотной компоненты ДВП меньше, чем стандартные отклонения высокочастотных компонент, из чего следует, что пульсации низкочастотной компоненты больше локализованы и имеют более сосредоточенный характер, представляющий опасность для прочности трубопровода.
Системный анализ, сложный технологический трубопровод, тройник, импульс давления, вибрация, турбулентные структуры, амплитудно-частотные характеристики, вейвлет-анализ
Короткий адрес: https://sciup.org/148205005
IDR: 148205005
Список литературы Системный анализ и алгоритмы расчета комплексных показателей ударно-вибрационных воздействий газовых потоков на стенки сложных технологических трубопроводов
- Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов. М.: Химия, 1991. 368с.
- Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерное моделирование нестационарных потоков в сложных трубопроводах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 550 с.
- Селезнев В.Е., Прялов С.Н. Численное моделирование течений в магистральных системах. М.: Эдиториал УРСС, 2014. 800с.
- Бутусов О.Б., Кантюков Р.А., Мешалкин В.П. Компьютерный анализ гидродинамики нестационарных потоков в газотранспортных системах. СПб: Недра. 2014. 296 с.
- Компьютерное моделирование течения сжимаемых газов через сложные технологические трубопроводы/Р.А. Кантюков, О.Б. Бутусов, В.Г. Дови, В.П. Мешалкин//Химическая промышленность. 1998. № 12. С.784-790.
- Бутусов О.Б., Кантюков Р.А., Мешалкин В.П. Компьютерное моделирование полей температуры и давления нестационарных турбулентных газовых течений в технологических трубопроводах//Химическая промышленность. 1998. № 7. С. 433-438.
- Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерное моделирование нестационарных газовых потоков в сложных трубопроводах кругового сечения//Теоретические основы химической технологии». 2008. Т. 42. № 1. С. 88-99.
- Булкатов А.Н., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Интегральные индексы как обобщенные показатели математического моделирования нестационарных гидродинамических процессов в аппаратах химической технологии//Известия вузов. Химическая технология. 2002. №1. С.111-117.
- Мешалкин В.П., Булкатов А.Н., Бутусов О.Б. Алгоритм оптимальной аппроксимации траекторий частиц при фрактальном анализе течений в аппаратах химической технологии//Известия вузов. Химическая технология. 2002, 45, № 1. С. 117-119.
- Levich E. Coherence in turbulence: new perspective//Concepts of Physics. 2009. V. 6. №. 3. P. 239-457.
- Coherent Structures in unsteady swirling jet flow/E. Cala, C. Fernandes, M. Heitor, S. Shtork//Experiments in Fluids. 2006. V.40. P. 267-276.
- Moisy F., Jimenez J. Geometry and clustering of intense structures in isotropic turbulence//Journal of fluid mechanics. 2004. V.513. P.111-133.
- Camussi R., Guj G. Experimental analysis of intermittent coherent structures in the near field of a high Re turbulent jet flow//Physics of Fluids. 1999. V.11. P.423-431.
- Sreenivasan K.R., Antonia R.A. The phenomenology of small-scale turbulence//Annual Review of Fluid Mechanics. 1997. V.29. P. 435-472.
- Davidson L. Large eddy simulations: how to evaluate resolution//International Journal of Heat and Fluid Flow. 2009. V.30. № 5. P. 1016-1025.
- Wavelets and turbulence/M. Farge, N. Kevlahan, V. Perrier, E. Goirand//Proceedings of the IEEE. 1996. V.84. №.4. P.639-669.
- A study on fractal characteristics of aerodynamic field in low-NOx coaxial swirling burner/J. Wu, M. Zhang, H. Fan, W. Fan, Y. Zhou//Chemical Engineering Science. 2004. V.59. P. 1473 -1479.
- Catrakis H. J., Dimotakis P. E. Scale distributions and fractal dimensions in turbulence//Physical review letters. 1996. V.77. P. 3795-3798.
- Sreenivasan K.R. Fractals and multifractals in fluid turbulence//Annual review of fluid mechanics. 1991. V.23. P.539-600.
- Shuja S.Z., Habib M.A. Fluid flow and heat transfer characteristics in axisymmetric annular diffusers//Computers & Fluids. 1996.V. 25. № 2. P.133-150.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2-х т.: Т.2. М.: Мир, 1991. 552 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 150 с.
- Комплексный фрактально-текстурный анализ турбулентной структуры газовых потоков в конфузорах сложных трубопроводов/О.Б. Бутусов, Р.К. Гимранов, Р.А. Кантюков, В.П. Мешалкин, А.Г. Попов, И.В. Рыженков//Известия ВУЗов: Химия и химическая технология. 2015. Т. 58, № 4. С. 78-84.
- Саркисов П.Д., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Реконструкция аттрактора турбулентной структуры модельных газовых потоков в технологических трубопроводах//Теоретические основы химической технологии. 2009. T. 43. № 5. С. 483 -490.
- Компьютерный метод анализа текстуры нанокомпозитов на основе расчета изолиний фрактальных размерностей/П.Д. Саркисов, О.Б. Бутусов, В.П. Мешалкин, В.Г. Севастьянов, А.Б. Галаев//Теоретические основы химической технологии. 2010. Т. 44, № 6. С. 620-625.
- Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Текстурные и фрактальные методы анализа характеристик нестационарных газовых потоков в трубопроводах//Теоретические основы химической технологии. 2006. T.40, № 3. C. 313-327.
- Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. М.: Постмаркет, 2000. 352 с.
- Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерный расчет интегральных показателей турбулентной структуры нестационарных газовых потоков в трубопроводах с использованием вейвлет-преобразований//Теоретические основы химической технологии». 2008. Т. 42. № 2. C. 170-175.
- Саркисов П.Д., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Компьютерные инструментальные средства молекулярной инженерии и вейвлетно-морфометрический анализ текстуры наноматериалов//Теоретические основы химической технологии. 2011. Т. 45. № 1. С. 3-14.
- Саркисов П.Д., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П. Декомпозиционный вейвлетно-морфометрический алгоритм анализа микрофотоизображений текстуры твердофазных наноматериалов//Доклады Академии Наук. 2010. Т.434. № 5. С.651-655.
- Короновский А.А., Храмов А.Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физматлит, 2003. 176 с.
