Математическое моделирование снеговых отложений на сферических крышах вертикальных резервуаров с целью оптимизации конструктивного исполнения и размещения элементов металлоконструкций на крыше

UDK: 658.382.3:622.692.23.075

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-9-125-128

Ключевые слова: снег, резервуар, математическое моделирование, модель

Авт.: М.В. Лиховцев (ООО «НИИ Транснефть»); Н.В. Бережанский (АО «НПО КИС»); А.Н. Задумин (ООО «НИИ Транснефть»); А.А. Катанов (ООО «НИИ Транснефть»); Д.В. Просиков (ООО «НИИ Транснефть»)

Процесс накопления и распределения снежных масс на крышах вертикальных цилиндрических резервуаров в зимний период имеет очень сложную физическую природу, которую необходимо учитывать при проведении прочностных расчетов. В статье представлены результаты математического моделирования снеговых отложений и процессов снегозадержания на крышах вертикальных стальных резервуаров с понтоном емкостью 20000 м3 (РВСП-20000) с установленными лестницами, ограждениями, площадками обслуживания и дыхательным оборудованием. Математическое моделирование процессов снегозадержания проводилось в программном комплексе ANSYS Fluent с использованием модели, основанной на сравнении касательных напряжений потока на поверхности с критическим значением уноса/отложения снега. Для учета влияния на воздушный поток высоты снежного покрова, находящегося на крыше резервуара, применялась технология динамической сетки, реализованная с помощью пользовательского программного кода. Пользовательская функция основана на математической модели снеговых отложений, разработанной на основе экспериментальных исследований. В качестве объекта математического моделирования выступала крыша вертикального сферического резервуара с понтоном типа РВСП-20000. На основании результатов исследований разработаны рекомендации по оптимизации конструктивных решений и размещению оборудования, установленного на сферических крышах резервуаров для нефтепродуктов.

Список литературы

1. Порываев И.А., Сафиуллин М.Н., Семенов А.А. Исследования ветровой и снеговой нагрузок на покрытия вертикальных цилиндрических резервуаров // Инженерно-строительный журнал. – 2012. – № 5. – С. 12–22. – https://doi.org/10.5862/MCE.31.2. – EDN: PDZKAL

2. Лебедева И.В., Маслов А.В., Березин М.М. Экспериментальные исследования для установления расчетных параметров снеговых нагрузок // Вестник НИЦ «Строительство». – 2020. – № 2(25). – С. 66–78. – https://doi.org/10.37538/2224-9494-2020-2(25)-66-76. – EDN: HMJOCI

3. Tominaga Y. Comutational fluid dynamics simulation of snowdrift around buildings: Past achievemnts and future perspectives // Cold Regions Science and Technology. – 2017. – V. 150. – P. 2-14. – http://doi.org/10.1016/j.coldregions.2017.05.004

4. Computational fluid dynamic (CFD) simulation of snowdrift in alpine environments, including a local weather model, for operational avalanche warning / S. Schneiderbauer, T. Tschachler, J. Fischbacher [et al.] // Annals of Glaciology. – 2008. – V. 48. – P. 150–158. – http://doi.org/10.3189/172756408784700789

5. Белостоцкий А.М., Бритиков Н.А., Горячевский О.С. Современные методы математического (численного) моделирования снегонакопления на покрытия сооруженний произвольной формы. Критический обзор // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – V. 17 (4). – P. 40–59. – https://doi.org/10.22337/2587-9618-2021-17-4-40-59. – EDN: DLNXSG

6. ТПР-23.020.00-КТН-0481-22. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Крыши сферические стационарные для резервуаров вертикальных цилиндрических стальных номинальным объемом 10000, 20000, 50000 куб. м. Типовые проектные и технические решения.

7. ТПР-23.020.00-КТН-086-16. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Резервуар вертикальный стальной с понтоном строительным номиналом 20000 куб. м (526).