В статье рассмотрены основные принципы математического моделирования пробозаборных устройств (ПЗУ) с целью определения конструкции их пробозаборных трубок, позволяющих обеспечить наилучшую представительность проб. Расчеты выполнены для ПЗУ щелевого типа, широко применяемых в настоящее время в системах измерений количества и показателей качества нефти. Для установления пограничных условий смешивания компонентов обоснованы критерии смешивания. Для расчетов выбрана дисперсионная k-e модель турбулентности, реализованная в прикладном программном обеспечении ANSYS. В качестве анализируемых компонентов, содержащихся в потоке, приняты вода, хлористые соли и механические примеси. Основные полученные результаты свидетельствуют о работоспособности математической модели, позволяющей проводить расчеты ПЗУ для различных несжимаемых сред. Установлено также, что увеличение содержания хлористых солей в потоке улучшает представительность отбираемых проб по воде; повышенная турбулизация потока может приводить как к улучшению, так и к ухудшению при определенных условиях представительности проб; в отдельных случаях представительность проб по воде и хлористым солям может совпадать. В процессе исследований отмечена невозможность получения одинакового улучшения представительности для всех веществ, содержащихся в нефти (в отдельных случаях улучшение представительности проб по механическим примесям приводило к ухудшению ранее достигнутой представительности по воде). Таким образом, в качестве оптимизационной принята задача равномерного улучшения представительности проб по воде, механическим примесям и хлористым солям. В процессе исследований данная задача была решена: полученная конструкция ПЗУ с пятью отверстиями позволяет улучшить представительность проб по воде на 17,29 %, по хлористым солям на 21,89%, по механическим примесям на 6,77 %.
Список литературы
1. Шабаров А.Б. Гидрогазодинамика. – Тюмень: Тюменский гос. университет, 2013 – 459 с.
2. Морозов Д. Программы для численного решения задач обтекания и теплообмена // Наука и инновации. – 2017. – № 167. – С. 29–32.
3. Шустрова М.Л., Аминев И.М., Байтимиров А.Д. Средства численного моделирования гидродинамических параметров процессов // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – № 14. – С. 221-224
