AP08855521 Исследование перехода движения ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние.

Актуальность

Актуальностью проекта является: 1) разработка математической модели неизотермического движения парафинистой нефти при ламинарном и турбулентном режимах течения; 2) разработка метода решения системы уравнений неизотермического ламинарного и турбулентного движения парафинистой нефти; 3) установление закономерностей перехода турбулентного режима ньютоновской жидкости в ламинарное вязкопластичное (неньютоновское) течение.Цель проекта

Исследование математической модели и метода расчета перехода неизотермического движения ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние

Ожидаемые результаты:

1. Физико-химические свойства парафинистой нефти, эмпирические зависимости динамической вязкости и предельного напряжения трения от температуры, законы сопротивления и теплопередачи. База данных ПК SmartTranPro физико-химических свойств парафинистой нефти, параметров трубопровода, теплопроводности грунта и эмпирических зависимостей вязкости и предельного напряжения трения от температуры

2. Математическая модель неизотермического движения парафинистой нефти в трубопроводе с использованием модели Бингамовской жидкости. Система уравнений движения, тепло- и массообмена на основе законов сохранения количества движения, энергии и массы,  - модели турбулентности. Определение коэффициента массообмена при осаждении парафина. Граничные условия системы уравнения движения и тепломассобмена,  -  модели турбулентности.

3. Численный метод решения системы уравнений неизотермического движения, тепломассообмена, конечно-разностные схемы, алгоритмы расчета разностных уравнений, условия устойчивости разностных уравнений.

4. Программа для численного расчета системы уравнений неизотермического движения, тепломассообмена, - модели турбулентности. Результаты тестовых расчетов путем сравнения с фактическими данными.

5. Результаты систематических численных расчетов системы уравнений движения, тепломассообмена парафинистой нефти в трубе, определение перехода ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние в условиях ламинарного и турбулентного потока.

6. Установление закономерностей перехода ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние при ламинарном и турбулентном режимах и формулы коэффициентов гидродинамического сопротивления и теплообмена с учетом перехода ньютоновской жидкости в вязкопластичное течение в трубе.

7. Решение задачи неизотермического движения парафинистой нефти в ламинарном и турбулентном режимах с переходом ньютоновской жидкости в неньютоновское состояние будет вкладом в развитие механики жидкости и газа и повысит конкурентноспособность научных исследований Казахстана.

8. По результатам исследований будут опубликованы не менее 2х статей в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1, 2  или 3 квартили в базе Web of Science и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50; а также не менее 1 статьи в рецензируемом зарубежном и/или отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).

Достигнутые результаты:

Основными достигнутыми результатами работы являются: 1. Создание базы данных программного комплекса SmarTranPro путем определения физико-химических и реологических свойств парафинистой нефти, параметров насосов, трубопроводов и грунтов магистральных нефтепроводов. 2. Математическая модель турбулентного движения и теплообмена парафинистой нефти в трубопроводе. Численный метод решения системы уравнения движения и теплообмена. Календарный план проекта грантового исследования выполнен за 2021 год и полученные результаты позволили создать математическую модель турбулентного движения и теплообмена парафинистой нефти в трубопроводе.

Исследовательская группа

1. Жапбасбаев Узак Каирбекович – научный руководитель
2. Пахомов Максим Александрови – ведущий научный сотрудник
3. Рамазанова Гаухар Избасаровна – ведущий научный сотрудник
4. Бекибаев Тимур Талгатович – старший научный сотрудник
5. Солтанбекова Карлыгаш Алимхановна - старший научный сотрудник
6. Босинов Данияр Жумадилович – научный сотрудник
7. Құдайберген Азамат Доскелдіұлы - научный сотрудник

Список публикаций:

1 Жапбасбаев У.К., Босинов Д.Ж.  Неизотермическое движение парафинистой нефти в трубопроводе // Вестник КазНУ. Сер. Математика, механика, информатика. 2020. Т. 108. № 4. С. 47–57. (База КОКСОН МОН РК). ISSN 1563–0277, ISSN 2617-4871 JMMCS. №4(108). 2020

2 Zhapbasbayev U.K., Ramazanova G.I. and et al.  Flow and heat exchange calculation of waxy oil in the industrial pipeline // Case Studies in Thermal Engineering. 2021. Vol. 26, №101007. Web of Science, Q1; Scopus, percentile 84.

3 Pakhomov M.A., Zhapbasbayev U.K.  RANS modeling of turbulent flow and heat transfer of non-Newtonian viscoplastic fluid in a pipe  // Case Studies in Thermal Engineering. 2021. Vol. 28, №101455. Web of Science, Q1; Scopus, percentile 84.

4 Bekibayev T.T., Zhapbasbayev U.K. and et al. Simulation of oil pipeline shutdown and restart modes // Complex Use of Mineral Resource. 2021. 316 (1). pp. 15-23. База КОКСОН МОН РК. Complex Use of Mineral Resources. №1 (316), 2021 ISSN-L 2616-6445, ISSN 2224-5243

5 Бекибаев Т.Т., Жапбасбаев У.К. и др. Интеллектуальная система трубопроводной транспортировки нефти// Сборник докладов Второго Международного Джолдасбековского Симпозиума «Механика будущего» 1-5 марта 2021г.