ДИНАМИКА МНОГОФАЗНОГО СТРУЙНОГО ПОТОКА С УЧЕТОМ СОЛЕНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ ВОДЫ

С. Р. Кильдибаева, И. К. Гималтдинов

Аннотация


В работе рассматривается течение многофазной затопленной струи с учётом солёности окружающей воды. Струя состоит из капель нефти, пузырьков газа и воды, вовлеченной в струю. Термобарические условия окружающей среды таковы, что на поверхности пузырьков газа могут образовываться гидратные оболочки. Таким образом, пузырьки могут быть газовыми, композитными (газовый пузырек с гидратной оболочкой) или полностью гидратными. В основе метода, который применяется для моделирования течения затопленной струи, лежит интегральный Лагранжевый метод контрольного объёма (КО), который дополнен уравнениями, описывающими процесс гидратообразования. Гидратообразование описывается предельной схемой, когда процесс описывается диффузией газа через гидратную оболочку. Согласно рассматриваемому методу, струя представляется в виде последовательности элементарных объемов, каждый из которых обладает соответствующей характеристикой: радиусом, высотой, пространственными координатами, температурой, скоростью, плотностью, массой. Предполагаем, что координаты центра КО являются геометрическим местом траектории центра струи, а осевая линия струи совпадает с траекторией движения КО, вследствие чего можно рассчитать параметры струи в целом. Турбулентное вовлечение окружающей воды в струю рассчитывается на каждом шаге по времени. Впервые в модель вводится коэффициент солёности. В качестве расчетных данных используются экспериментальные данные. Также в работе учитывается влияние течения окружающей среды. Вследствие влияния течения струя может искривляться, а пузырьки покидать пределы струи. Значение скорости течения окружающей воды соответствует экспериментальным данным. При моделировании течения струи учитываются законы сохранения массы, импульса и энергии для компонент, входящих в контрольный объём. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными данными, что позволяет верифицировать предложенную модель с течением многофазной затопленной струи при глубоководных разливах в шельфе.

Ключевые слова


затопленная струя;гидратообразование;гидрат;пузырьки метана;капли нефти;солёность;submerged jet;hydrate formation;hydrate;methane bubbles;oil droplets;salinity;

Полный текст:

PDF

Литература


Богоявленский В.И., Баринов П.С., Богоявленский И.В. Катастрофа в мексиканском заливе на месторождении Ixtoc комплекса Cantarell // Бурение и нефть. 2018. № 1. С. 3-13.

Лаврова О.Ю., Костяной А.Г. Катастрофический разлив нефти в мексиканском заливе в апрелемае 2010 г. // Исследование Земли из космоса. 2010. № 6. С. 67-72.

Гималтдинов И.К., Кильдибаева С.Р. Математическая модель купола, предназначенного для устранения утечек углеводородов // Нефтегазовое дело. 2014. Т. 12. № 4. С. 104-111.

Yapa P.D. Final Report Submitted to the Cooperative Institute for Coastal and Estuarine Environmental Technology (CICEET) Project Title: A Module for NOAA’s GNOME Model to Provide Capability to Simulate Deepwater Oil and Gas Spills. 2003. P. 1-18.

Гималтдинов И.К., Кильдибаева С.Р. Модель затопленной струи с учетом двух предельных схем гидратообразования // Теплофизика и аэромеханика. 2018. Т. 25. № 1. С. 79-88.

Yapa P.D., Zheng L. Simulation of Oil Spills from Underwater Accidents I: Model Development // Journal of Hydraulic Research, International Association of Hydraulic Research. The Netherlands. 1997. Vol. 35, No. 5. P. 673-688.

Шагапов В.Ш., Тазетдинов Б.И. Образование и разложение газогидратных включений при миграции в воде // Теплофизика и аэромеханика. 2014. Т. 21. № 3. С. 355-364.

Шагапов В. Ш., Чиглинцева А.С., Русинов А.А. О Механизмах роста гидратной оболочки на поверхности всплывающих газовых пузырьков // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 3. С. 73-86.

Chen F., Yapa P.D. Three-Dimensional Visualization of Multi-Phase (Oil/Gas/Hydrate) Plumes // Environmental Modelling& Software. 2004. № 19. P. 751-760.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2018-6-197-211

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.