Расчет давления в газопроводе в программе ЛОГОС

В современном мире эффективное и безопасное транспортирование газов является одной из ключевых задач энергетической отрасли. Газопроводы, как основное средство доставки природного газа, требуют тщательного проектирования и анализа, чтобы обеспечить надежность и безопасность их эксплуатации. Одним из важнейших аспектов проектирования газопроводов является расчет давления, который позволяет оценить устойчивость системы к различным эксплуатационным условиям и минимизировать риски аварийных ситуаций.

Цель данного исследования – провести расчет давления в газопроводе с использованием программного обеспечения ЛОГОС и проверить, насколько полученные данные соответствуют. Программа ЛОГОС предоставляет мощные инструменты для моделирования и анализа инженерных систем, что делает ее идеальным выбором для решения поставленной задачи. В рамках проекта будут рассмотрены основные факторы, влияющие на давление в газопроводе, такие как физические свойства газа, характеристики трубопровода.

В ходе работы будет проведен теоретический анализ методов расчета давления, а также практическое применение этих методов с использованием программы ЛОГОС. Полученные результаты позволят лучше понять процесс транспортировки газа. Логос – это российская CAE – система, предназначенная для моделирования и анализа различных технических объектов.

В качестве топлива используется природный газ с теплотворной способностью Q^p_H=8000ккал/м³; ρ=0,683 кг/м³, поступающий от ГРС, газопровода среднего давления II категории сталь Ø325, проходящего вблизи земельного участка и газопровода высокого давления ПЭ 63х5,8 для газоснабжения административно-бытового корпуса.

Необходимо рассчитать давление в газопроводе. В программе SolidWorks была создана 3d-модель данного газопровода высокого давления 0,28 МПа (рис. 1).

Рис. 1. 3D-модель газопровода высокого давления

Далее в программе SolidWorks строится расчетная сетка количество ячеек равно 1032813 (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент расчетной сетки газопровода

Далее, после проверки построенной сетки, модель и сетка выгружаются в программу ЛОГОС, после чего уже в ее модуле задаются исходные данные для дальнейшего расчета.

1) Задаются границы и граничные условия (рис. 3).

Рис. 3. Заданные границ

2) Задаются параметры вещества (в данном расчете – газа) (рис. 4).

Рис. 4. Расчетные параметры газа

3) Задаются расчетные параметры на входные и выходные границы модели. В данном расчете использовался массовый расход газа (расходы со знаком минус обозначают выходные границы) (рис. 5).

Рис. 5. Расчетные параметры на входных/выходных границах

4) Запускается расчет. Через каждые 100 итераций данные записываются для просмотра результатов и контроля верности расчетов.

Ввиду особенностей расчетного модуля ЛОГОС расчет был проведен трижды: дважды была необходима корректировка расчетной сетки, третий раз – из-за условия «идеальный газ» в параметрах вещества; данная настойка была заменена на «несжимаемая жидкость» (рекомендация консультанта по работе с системами ЛОГОС) - тогда расчет удалось завершить. Данный фактор стоит учитывать при анализе результатов.

Результаты расчетов представлены на 1700 итерации (рис. 6).

Рис. 6. Распределение давления в газопроводе

Перепад давления от точки входа до точки выхода по главной магистрали составляет, согласно расчету, ЛОГОС, 0,038 МПа.

Проведем поверочный расчет [1, 2].

Рис. 7. Поверочный расчет

Согласно поверочному расчету, перепад давления составляет 0,025 Мпа.

Разница между расчетом ЛОГОС и поверочным составляет 34%.

Результаты численного моделирования являются адекватными, но не достоверными. Для повышения точности расчетов необходимо:

1. Увеличить количество итераций;
2. Устранение ошибки, из-за которой расчет при условии «идеальный газ» не выполняется.