Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена

Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика.


Выпуск:

2019. Том 5. №1

Название: 
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена


Для цитирования: Спасенникова К. А. Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена / К. А. Спасенникова, Г. В. Аникин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Том 5. № 1. С. 27-40. DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40

Об авторах:

Спасенникова Клавдия Анатольевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт криосферы Земли, Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН; kspasennikova@gmail.com

Аникин Геннадий Владимирович, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт криосферы Земли, Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН; anikin@ikz.ru

Аннотация:

В настоящее время активное освоение природных и энергетических ресурсов Арктической зоны тесно связано со строительством дорог на грунтовых основаниях криолитозоны и сопровождается активным изменением естественного теплового режима многолетнемерзлых пород.

Для предотвращения деформации дорог авторами разработана методика расчета теплофизических свойств грунтов, которая может быть использована при проектировании.

Ранее авторами была решена задача Стефана с учетом случайных изменений граничных условий на верхней границе расчетной области.

В данной работе методом стохастического прогнозирования проводится моделирование состояния грунта под насыпью автодорожного полотна, учитывающее дополнительно стохастичность таких параметров задачи, как солнечная радиация, инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы.

Рассматриваются 48 случайных траекторий таких величин, как скорость ветра, температура атмосферы, высота снежного покрова, полученных путем усреднения архивных данных метеостанции «Игарка». Солнечная радиация и инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы были получены путем усреднения данных NASA. Для каждой случайной траектории были вычислены температурные поля в расчетной области под дорогой и определена вероятность нахождения грунта в талом состоянии.

Список литературы:

  1. Аникин Г. В. Компьютерное моделирование системы охлаждения грунта под резервуаром с нефтью / Г. В. Аникин, К. А. Спасенникова // Криосфера Земли. 2012. Том 16. № 2. С. 60-64. 
  2. Аникин Г. В. Компьютерное моделирование тепломассопереноса в системах горизонтального охлаждения грунтов / Г. В. Аникин, С. Н. Плотников, К. А. Спасенникова // Криосфера Земли. 2011. Том 15. № 1. С. 33-39. 
  3. Аникин Г. В. Метод стохастического прогнозирования нахождения температуры грунтов с помощью систем «ГЕТ» / Г. В. Аникин, К. А. Спасенникова, С. Н. Плотников, А. А. Ишков // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2017. № 1. С. 35-40. DOI: 10.1007/s11204-017-9435-7
  4. Аникин Г. В. Стохастическое прогнозирование состояния грунтов под объектами, построенными на вечной мерзлоте / Г. В. Аникин, С. Н. Плотников, А. А. Вакулин, К. А. Спасенникова // Вестник Тюменского государственного университета. 2013. № 7. С. 46-53.
  5. Аникин Г. В. Усовершенствование метода стохастического прогнозирования работы горизонтальной естественно-действующей трубчатой системы / Г. В. Аникин, К. А. Спасенникова, А. А. Ишков, С. Н. Плотников // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2017. № 6. C. 30-34. 
  6. Долгих Г. М. Сравнение экспериментальных данных и численного моделирования работы охлаждающей системы «ГЕТ» на примере пожарного депо Ванкорского месторождения / Г. М. Долгих, С. Н. Окунев, Г. В. Аникин, К. А. Спасенникова, К. В. Залесский // Криосфера Земли. 2014. Том 18. № 1. С. 65-69. 
  7. Долгих Г. М. Статистическое моделирование работы системы «ГЕТ», установленной в основании нефтяного резервуара / Г. М. Долгих, Г. В. Аникин, И. П. Рило, К. А. Спасенникова // Криосфера Земли. 2015. Том 19. № 1. С. 70-77. 
  8. Долгих Г. М. Численный расчет нестационарных температурных полей в системе «резервуар с нефтью — сезонное охлаждающее устройство» / Г. М. Долгих, С. Н. Окунев, Г. В. Аникин, К. А. Спасенникова // Криосфера Земли. 2013. Том 17. № 3. С. 70-75. 
  9. Мельников В. П. Инженерные решения в строительстве на вечной мерзлоте в плане повышения энергоэффективности сооружений / В. П. Мельников, А. А. Мельникова, Г. В. Аникин, К. С. Иванов, К. А. Спасенникова // Криосфера Земли. 2014. Том 18. № 3. С. 82-90. 
  10. Павлов А. В. Энергообмен в ландшафтной сфере Земли / А. В. Павлов. Новосибирск: Наука. 1984. 256 с. 
  11. Спасенникова К. А. Компьютерное моделирование тепломассопереноса в грунтах под сооружениями, построенными на вечной мерзлоте с использованием сезонных охлаждающих устройств: автореф. дисс. ... к. т. н. / К. А. Спасенникова. Тюмень, 2015, 19 с. 
  12. Atmospheric Science Data Center: Processing, archiving and distributing Earth science data at the NASA Langley Research Center. URL: https://eosweb.larc.nasa.gov (дата обращения: 29.05.2018). 
  13. Foken T. Micrometeorology / T. Foken. Berlin; Heidelberg: Springer, 2008. 308 p.