Выпуск:
2025. Том 11. № 1 (41)Об авторах:
Коноплев Николай Геннадьевич, ст. преподаватель кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, РоссияАннотация:
В настоящей статье дается описание модели стационарного турбулентного движения ньютоновской жидкости, обладающей массой, упругостью и вязкостью, в трубопроводе. Хаотичное возникновение, срыв и рассеивание вихрей представляется в виде эквивалентного периодического колебательного процесса перехода энергии упругости жидкости совместно с трубопроводом в энергию движения потока и обратно, при котором происходят затраты энергии. Впервые для стационарного турбулентного режима течения вводится понятие комплексного гидравлического сопротивления, которое состоит из вязкого (активного) и турбулентного (реактивного) сопротивлений. Авторами предлагается не игнорировать и не осреднять пульсационные составлящие турбулентного потока, как это представляется в классической теории гидравлического сопротивления трубопровода. Предлагается рассматривать течение жидкости и распространение энергии в движущейся жидкости совместно. Предлагаемая модель турбулентного сопротивления напрямую зависит от частоты постоянной трансформации одного вида энергии в другой, на которую влияют описанные в работе факторы. Управление этими факторами позволит добиться снижения гидравлического сопротивления трубопровода.Ключевые слова:
Список литературы:
Тукмаков Д. А. 2021. Применение k-ε модели турбулентности для математического описания одномерного нестационарного течения теплопроводной несжимаемой жидкости с пульсациями // Вестник научного общества студентов, аспирантов и молодых ученых. №1. С. 75-83.
Jiajun Wei1, Chunfa Ouyang1, Xiaoqian Shan1, Qun Gao1, Kangsheng Zheng1 and Wei Luo Advances in Fluid Mechanics: Computing and Mathematical Models, Turbulence, Fluid Theory Applications // Journal of Physics: Conference Series / Vol. 2599, 7th International Conference on Fluid Mechanics and Industrial Applications (FMIA 2023) 27/05/2023 - 28/05/2023 Taiyuan, China. URL: https://iopscience.iop.org/issue/1742-6596/2599/1 (дата обращения: 20.01.2024). DOI:10.1088/1742-6596/2599/1/012042
Rigola J., Aljure D., Lehmkuhl O., Pérez-Segarra C.D., OlivaA. 2015. Numerical analysis of the turbulent fluid flow through valves. Geometrical aspects influence at different positions // Journal of Physics: Conference Series / Vol. 90, 9th International Conference on Compressors and their Systems 7–9 September London, UK. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/90/1/012026/meta (дата обращения: 20.01.2024). DOI: 10.1088/1757-899X/90/1/012026
Ломакин В. О. 2018. Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М.: Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана. 252 с.
Zakariya Zainel Mohsin, Zeyad Ayoob Sulaiman Application of the Method of Characteristics with Unsteady Friction Model for Numerical Modeling of Transient Flow Induced by Valve Closure // Al-Rafidain Engineering Journal (AREJ), Vol. 28. No. 2, September 2023, pp. 209-225 DOI: 10.33899/rengj.2023.140924.1262
Dan Jiang, Chen Zeng, Qixia Lu, Qing Guo Water hammer in pipelines based on different friction models // Scientific Reports, 2024 Jan 10;14(1):953. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-024-51409-9#citeas (дата обращения: 21.02.2024). DOI: 10.1038/s41598-024-51409-9
Alizadeh M., Seyedpour S.M., Mozafari V., Babazadeh Shayan S. 2012. Calculation and Analysis of Velocity and Viscous Drag in an Artery with a Periodic Pressure Gradient // Chinese journal of mechanical engineering. Vol. 25. No. 4, pp. 715-721. DOI: 10.3901/CJME.2012.04.715
Urbanowicz K.,Firkowski M., Zarzycki Z. 2016. Modelling water hammer in viscoelastic pipelines: short brief // Journal of Physics: Conference Series / Vol. 760, XXII Fluid Mechanics Conference (KKMP2016) 11–14 September, Słok near Bełchatów, Poland URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/760/1/012037 (дата обращения: 20.01.2024) DOI: 10.1088/1742-6596/760/1/012037
Shukurov Z. K., Yuldoshev B. Sh. Begjanov A. 2022. Investigation of hydraulic resistance of pulsating flows of viscous fluid in elastic pipe // E3S Web of Conferences 365, IV International Scientific Conference «Construction Mechanics, Hydraulics and Water Resources Engineering» Tashkent, Uzbekistan, August 22-24, URL: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/abs/2023/02/e3sconf_conmechydro2023_03026/e3sconf_c... (дата обращения: 20.01.2024). DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202336503026
Наврузов К., Бегжанов А.Ш., Шарипова Ш.Б., Жумаев Ж. 2023. Математическое моделирование гидродинамического сопротивления в колебательном потоке вязкоупругой жидкости // Известия вузов. Математика. №8, С. 45–55. DOI: 10.26907/0021-3446-2023-8-45-55
Joel Sundstrom L. R. , Michel J. 2018. Cervantes On the Similarity of Pulsating and Accelerating Turbulent Pipe Flows // Flow, Turbulence and Combustion, Vol. 100, pp. 417–436. DOI: 10.1007/s10494-017-9855-5
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. 1986. Теоретическая физика: учебное пособие: в 10 т. Том VI. Гидродинамика. 3-е изд., перераб. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. 736 с.
Теория пограничного слоя. 1974. Шлихтинг Г., пер. с нем. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. 712 с., илл.
Штеренлихт Д.В. 2011. Гидравлика: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1984. 640 с., ил.
Бубнов В.А. Об учете объемной вязкости в гидродинамических течениях / В.А. Бубнов // Вестник МГПУ. Серия «Естественные науки». № 1 (7). С. 14-21.
Дамдинов Б.Б., Митыпов Ч.М., Ершов А.А., Ан В.В. 2022. Объемная вязкость жидкости и в жидких дисперсных системах // Известия вузов. Физика. Том 65. №5. С. 73–79.
Павловский В.А., Никущенко Д.В. 2020. Связь между динамической и объемной вязкостями жидкости // Морские интеллектуальные технологии. Том 2. № 2. С. 24–27.
Красильников В.А. 1960. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Физматлит. 560 с.
ЗарембоЛ.К. , Красильников В.А. 1966. Введение в нелинейную акустику. Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности. М.: Наука. 520 с., илл.
Наугольных К.А. 1958. О поглощении звуковых волн конечной амплитуды // Акустический журнал, Том IV, вып. 2. С. 115-124.
Наугольных К.А., Романенко Е.В. 1958. К вопросу о распространении волн конечной амплитуды в жидкости // Акустический журнал. Том IV, вып. 2. С. 200–202.
Oleksandr A. Tkachuk, Ievgenii G. Gerasimov, Olha V. Shevchuk Theoretical Aspects of Turbulent Flows in Pipeline // Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics 70 (2023), pp. 141–157. DOI: 10.2478/heem-2023-0010
Милович А.Я. 1940. Теория динамического взаимодействия тел и жидкости. М., Л.:
Госэнергоиздат. 241 с.
Миллионщиков М. Д. 1970. Основные закономерности турбулентного течения в пристеночных слоях // Атомная энергия. Том 28, вып. 4, апрель, С. 317–320.
Коноплёв Н. Г., Коробков Г. Е. Экспериментальные исследования энергетических процессов потока жидкости в трубопроводе // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2019. № 1. С. 28–33.
Alberto Carpinteri, Gianni Niccolini and Federico Accornero Analogy between Turbulent-to-Vortex Shedding Flow Transition in Fluids and Ductile-to-Brittle Failure Transition in Solids // Fluids. 2023. Vol. 8, 114. DOI: 10.3390/fluids8040114
Sen D. 2023. Field theoretic formulation of fluid mechanics according to the geometric algebra // Pramana - Journal of Physics. Vol. 97. 132. DOI: 10.1007/s12043-023-02617-x
Колесников С. В., Бранфилева А. Н., Абишева Л. С., Федотенкова А. В. 2015. Математическое моделирование распределения давления в движущейся жидкости на основе электрогидравлической аналогии // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки». Том 23. № 3 (47). С. 168–179. URL: https://journals.eco-vector.com/1991-8542/issue/view/1189 (дата обращения: 20.01.2024)
Емец С. В., Трегубова Л.А. 2020. Моделирование гидродинамических процессов системы измерения количества и показателей качества нефти на основе метода электрогидравлических аналогий // Norwegian journal of development of the international science. № 44-1. С. 39–42.
Волков О. Е., Корнев В. А., Кюннап Р. И., Колесников А. А. 2015. К вопросу теоретического моделирования методом электрических аналогий гидравлических систем // Наука, техника и образование. № 8 (14). С. 15–19.
Чарный И. А. 1951. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубопроводах. М., Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 223 с.
Коноплёв Н. Г., Коробков Г. Е. 2020. Эффекты упругости и инерции жидкости при переходных процессах в трубопроводе // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. № 3. С. 44–53.
Коноплев Н. Г., Коробков Г. Е., Янчушка А. П. Частотные характеристики турбулентного течения жидкости в трубопроводах при использовании электрогидравлической аналогии // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2024. № 1 (88). С. 29–46.
Громека И. С. 1952. Собрание сочинений. М.: Академия наук СССР, 296 с. URL: http://books.e-heritage.ru/book/10079943 (дата обращения: 17.10.2022).
Хатунцева О. Н. 2019. Определение критического числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода в плоской задаче Пуазейля на основе метода «разрывных функций» // Труды МАИ. Вып. 108. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=109382 (дата обращения: 19.09.2023).
Альтшуль А.Д. 1982. Гидравлические сопротивления. 2 изд. перераб. и доп. М.: Недра. С. 224.
Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф., Крук Б. И. 2007. Основы теории цепей: учебник для вузов; под ред. В. П. Бакалова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Горячая линия — Телеком. 596 с.: ил.
