Гладун, Сергій Валентинович2017-04-182017-04-182017Гладун С. В. Моделювання та розрахунок оптимальних параметрів роботи підземного сховища газу в системі магістральних трубопроводів : дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи / Сергій Валентинович Гладун ; Національна академія наук України, Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С.Підстригача. – Львів, 2017. – 157 с. – Бібліографія: с. 140–154 (142 назви).https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/37410У роботі вирішено науково-практичне завдання розроблення та аналізу математичних моделей руху газу в трубопроводах і природних пористих середовищах та побудови математичної моделі сумісної роботи газотранспортної системи і підземних сховищ газу з метою оптимізації режимних параметрів, побудови методів та алгоритмів розрахунку гідродинамічних параметрів руху газу для побудови розрахункових схем газотранспортних мереж. Для досягнення цієї мети у дисертації були поставлені та вирішені такі основні завдання: досліджено математичні моделі масопереносу в газопроводах та пористих середовищах та вивчено вплив гідродинамічних параметрів газу та геометричних параметрів трубопроводів і пластів ПСГ на цей процес; сформульовано задачі математичної фізики стосовно знаходження розподілу тиску, температури та масової швидкості газу в трубопроводах та пористих середовищах; розроблено алгоритми і побудуванои ітераційні схеми розв’язування нелінійних задач масопереносу та дифузії газу в пористих середовищах із зосередженими джерелами; досліджено ефективність способів збору газу при роботі ПСГ; оцінено та досліджено збіжність побудованих ітераційних процедур; досліджено ефективність та точність побудованих алгоритмів шляхом апробації результатів у практичних розрахунках на реальних даних. Об'єктом дослідження є процеси поширення газу в трубопроводах та фільтрації газу в пористих середовищах та сумісної роботи МГ і ПСГ. Рух газу в складних системах трубопровідного транспорту описується, як правило, нелінійними системами диференціальних рівнянь та нелінійними емпіричними і напівемпіричними співвідношеннями. Загальна методика розрахунку режимних параметрів полягає у застосуванні варіаційних та ітераційних методів до побудови та розв’язування поставлених задач математичної фізики. Для цього використано: теорію функціонального аналізу та диференціальних рівнянь для обґрунтування існування і єдиності розв'язку задач; теорію похибок та обробки експериментальних результатів для аналізу меж невизначеності та оцінки точності числових результатів. Застосовано об'єктно-орієнтований підхід до програмної реалізації алгоритмів. В работе решено научно-практическое задание разработки и анализа математических моделей движения газа в трубопроводах и природных пористых средах и построения математической модели совместной работы газотранспортной системы и подземных хранилищ газа с целью оптимизации режимных параметров, построения методов и алгоритмов расчета гидродинамических параметров движения газа для построения расчетных схем газотранспортных сетей. Для достижения этой цели в диссертации были поставлены и решены следующие основные задачи: исследованы математические модели массопереноса в газопроводах и пористых средахи изучено влияние гидродинамических параметров газа и геометрических параметров трубопроводов и пластов подземных хранилищ газа на этот процесс; сформулированы задачи математической физики относительно нахождения распределения давления, температуры и массовой скорости газа в трубопроводах и пористых средах; разработаны алгоритмы и побудуваноы итерационные схемы решения нелинейных задач массопереноса и диффузии газа в пористых средах с сосредоточенными источниками; исследована эффективность способов сбора газа при работе подземных хранилищ газа; оценена и исследована сходимость построенных итерационных процедур; исследована эффективность и точность построенных алгоритмов путем апробации результатов в практических расчетах на реальных данных. Объектом исследования является процесс распространения газа в трубопроводах и фильтрации газа в пористых средах и совместной работы магистральных газопроводов и подземных хранилищ газа. Движение газа в сложных системах трубопроводного транспорта описывается, как правило, нелинейными системами дифференциальных уравнений и нелинейными эмпирическими и полуэмпирических соотношениями. Общая методика расчета режимных параметров заключается в применении вариационных и итерационных методов к построению и решения поставленных задач математической физики. Для этого использованы: теория функционального анализа и дифференциальных уравнений для обоснования существования и единственности решения задач; теория погрешностей и обработки экспериментальных результатов для анализа границ неопределенности и оценки точности численных результатов. Применен объектно-ориентированный подход к программной реализации алгоритмов. In this work the following task is solved: development and analysis of mathematical models for gas flow in pipelines and natural porous media and development of mathematical model of gas transportation system joint operation with underground gas storage facilities in order to optimize the operational parameters, development of methods and algorithms of hydrodynamic gas flow parameters calculation for the gas transportation networks design schemes compilation. To achieve this goal following tasks were set up and solved in this thesis: - Mathematical models of heat transfer in porous media and gas pipelines, and the effect of hydrodynamic parameters and geometric parameters of gas pipelines and underground gas storage layers on the process was studied; - Tasks of mathematical physics with respect to the pressure distribution, temperature and mass velocity of the gas in the pipelines and porous media were formulated; - Algorithms and iterative schemes for solving of nonlinear tasks of gas mass transfer and diffusion in porous media with concentrated sources were developed; - The effectiveness of different gas collection methods during the operation of UGSF was studied; - The convergence of developed iterative procedures was evaluated and studied; - The effectiveness and precision developed algorithms were studied by the approbation of results in practical calculations using real data. The object of research is the natural gas distribution processes in the pipelines and gas filtration in porous media and joint operation of trunk pipelines with underground storage facilities. Gas flow in complex pipeline transportation systems is described, as a rule, by non-linear systems of differential equations and non-linear empirical and semi-empirical relations. General method of operational mode parameters calculation is the application of variational and iterative methods to the development and solving of set mathematical physics tasks. Following was used for this purpose: a theory of functional analysis and differential equations for the explanation of existence and uniqueness of the tasks solution; theory of errors and experimental results processing for the analysis of the uncertainty boundaries and for the assessing of numerical results accuracy. Object-oriented approach to software algorithms implementation was used.uaпідземне сховище газусистема магістральних газопроводіврух газу в трубопроводіприродне пористе середовищематематичне моделюванняоптимізація параметрівподземное хранилище газасистема магистральных газопроводовдвижение газа в трубопроводеестественная пористая средаматематическое моделированиеоптимизация параметровunderground gas storage systemsystem of trunk pipelinesgas flow in the pipelinenatural porous mediamathematical modelingoptimization of parametersArticle