Mathematical modeling of non-stationary gas flow modes along a linear section of a gas transmission system

Abstract

У статті обґрунтована актуальність моделювання нестаціонарного неізотермічного режиму течії газу по лінійній ділянці газотранспортної системи з використанням різних математичних моделей і сучасних чисельних методів. У роботі пропонується кілька моделей нестаціонарних неізотермічних режимів течії газу по ділянці трубопроводу, які входять в загальну модель, проводиться їх порівняльний аналіз на основі чисельного моделювання. Для розв’язання систем рівнянь математичної моделі по ділянці трубопроводу застосований метод скінченних різниць. Наводяться результати розрахунку параметрів газового потоку з використанням різних моделей: з урахуванням та без урахування кінетичної енергії, з урахуванням та без урахування ефекту Джоуля–Томпсона. Обговорюється питання вибору відповідної моделі. Отримані результати можуть бути використані на етапі експлуатації мереж магістральних трубопроводів з метою вироблення науково обґрунтованих рекомендацій щодо підвищення безпеки та ефективності роботи трубопровідної системи.

Article demonstrates the applicability of modeling non-stationary non-isothermal gas flow along a linear section of a gas transmission system by means of using various numerically simulated models and sophisticated numerical techniques. There are described several models of non-stationary non-isothermal regimes of gas flow along the pipeline section. They are included in the considered general model and their comparative analysis is carried out by the virtue of numerical simulation. The finite difference algorithm is used to solve the simultaneous equations of the numerically simulated model for the pipeline section. The results of calculating the gas flow parameters using various models are presented: both with and without taking into account kinetic energy, as well as both with and without taking into account the Joule–Thompson effect. The matter of choosing the appropriate model is discussed. The obtained results can be used at the stage of transfer pipeline system operation in order to develop scientifically well-founded recommendations for improving the safety and efficiency of the pipeline transportation system.