Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow ТЕОРИЯ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В НЕФТЕГАЗОВЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ
Посмотреть оригинал

Расчетно-параметрическое исследование теплосилового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим его грунтом

4.1. Алгоритм и программа расчета теплосилового взаимодействия трубопровода с окружающим его морознопучинистым грунтом

По нестационарной двумерной модели тепломассоперено- са в грунте и расчетной схеме теплосилового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим его морознопучинистым грунтом, описанных выше в этой главе, был разработан численный алгоритм расчета параметров теплосилового взаимодействия. Программная реализация разработанного алгоритма выполнена в среде Maple. Программа имеет модульную структуру. В первом модуле задаются исходные данные, необходимые для решения задачи. Во втором модуле вычисляются параметры тепломассопереноса (поля температур, приведенной плотности льда и приведенной плотности влаги). В третьем модуле рассчитывается величина свободного пучения грунта под нижним полупериметром трубы. В четвертом модуле вычисляется высотное положение трубопровода и напряжения, возникающие в его стенках. В пятом модуле производится предварительная обработка всех вычислений с целью их дальнейшей визуализации.

Во втором модуле для решения системы нелинейных уравнений, описывающих тепломассоперенос в грунте, используется неявный метод Ньютона. Известно, что этот метод имеет квадратичную сходимость решения, что позволяет нс определять критерий сходимости решения. В программе реализована возможность автоматического подбора шага по времени. Если по истечении N итераций не достигнута заданная точность вычислений, то программа автоматически уменьшает величину шага по времени на произвольную величину, устанавливаемую оператором. Этот способ позволил существенно сократить время расчета.

В четвертом модуле численное решение уравнения продольно-поперечного изгиба трубопровода осуществляется средствами встроенных процедур среды Maple.

Блок-схема разработанного алгоритма численного решения искомой задачи теплосилового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом приведена на рис. 6.5.

Принципиальная блок-схема определения высотного положения трубопровода и напряжений в его стенке с учетом процессов тепломассопереноса в грунте

Рис. 6.5. Принципиальная блок-схема определения высотного положения трубопровода и напряжений в его стенке с учетом процессов тепломассопереноса в грунте

Для оценки влияния размера контрольного объема на погрешность решения, были проведены тестовые расчеты. Их цель заключалась в численном сопоставлении данных о значениях температурных полей, полученных с использованием разной величины контрольного объема. Если при уменьшении размера контрольного объема значения рассчитанных температурных полей изменялись на заданную величину или менее, то этот размер контрольного объема фиксировался, и применялся во всех дальнейших расчетах. В частности, для определения оптимального размера контрольного объема, в программе было проведено три расчета. В первом расчете размер контрольного объема был равен ?>/4, во втором — ?>/8, в третьем — ?>/16. (D — внешний диаметр трубопровода). Результаты численных расчетов температурных полей представлены на рис. 6.6.

Результаты расчета температурных полей при различном размере контрольного объема

Рис. 6.6. Результаты расчета температурных полей при различном размере контрольного объема: а — D/4 (D — внешний диаметр трубопровода); б —D/8;b —D/16

Из рис. 6.6 видно, что значение размера контрольного объема может быть принято равным D/8.

Аппроксимация полуокружности трубопровода выполнялась по специально разработанному алгоритму. Он заключался в применении методов аналитической геометрии для корректного заполнения внешней границы полуокружности трубопровода контрольными объемами.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы