CC BY
7
УДК 001.891; 004.94
ИССЛЕДОВАНИЕ ДАВЛЕНИЙ В ТРУБОПРОВОДЕ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А.М. Исайкина
В работе проводится исследование характеристик движения потоков жидкости в трубопроводе с помощью метода конечных элементов в компьютерной программе с последующим анализом получаемых результатов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, обработка информации, математическое моделирование, водоснабжение, строительство.
Математическое моделирование в совокупности с прогрессивными компьютерными технологиями дает возможность изучить различные физические, химические и другие процессы, происходящие в окружающем мире [1-6]. Не исключением стала и строительная отрасль, а именно водоснабжение.
Соединение трубопровода является повсеместной задачей и существует ряд методов ее решения, включающих:
применения переходников, муфт, тройником, колен и т.п.
различные способы сварки;
резьбовое;
фланцевые соединения и др.
Однако не всегда при соединении нескольких труб применяются тройники, зачастую прибегают к свариванию трубопровода. И в данной ситуации возможна неправильная стыковка труб, при которой в полость одной из труб внедряется часть другой трубы. В этом случае могут появиться перепады давления, дополнительный шум, вибрации, нестабильность потока и другие проявления дефекта. В данной работе будут рассмотрены давления, создаваемые в подобных трубопроводах. Рассматривались 3 вида соединения: без дефекта, с внедрением на глубину, составляющую 1/3 и 1/2 от диаметра трубы. Скорости соединяемых потоков были равны и составляли 2 м/с.
Данные условия моделировались в программе Ansys с целью определения давления на стенки труб (рис. 1). Помимо давления данное ПО способно определять массовый расход, температуру, турбулентность, кинетическую энергию, вязкость и другие параметры потоков жидкостей. Однако в данном исследовании наибольший интерес представляют распределения и величины давлений в трубопроводе с неправильным соединением.
Рис. 2. Давление на стенки
Максимальное давление на стенках труб образовываются в месте их стыка, а увеличением глубины внедрения с 0 до 1/2 диаметра трубы рост давления получился четырехкратным (с 7,2 кПа до 28 кПа). Также были определены общие давления в потоке (рис. 2).
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 5
Total Pressure Plane 1
8767e+03 [ _
5.003e >03
1,249e+03
-2.509e ЮЗ
-6.263e+03
Л 1
" I, 11
' 1 .il
[Pa]
Total Pressure Plana 1
m 1.300e+04
7.401e+Û3
1.804e+03
-3 793e+03
-9.390e+03
[Ра]
Total Pressure Plane 1
_ 2.В83e+04
1.353e+04
-1.781e+03
-1.709e+04
б
/ГХ
[Pa]
Рис. 3. Давление в потоке
а
в
В целом, максимальные величины давлений в потоке трубопровода совпадают с его величиной на стенках труб.
Поэтому данное исследование показало, что внедрение трубы значительно увеличивает давление внутри них (более чем в 4 раза относительно правильного соединения трубопровода). Помимо этого, данное углубление не только препятствует нормальному истечению жидкости, но и способствует отложению на внедренном конце трубы железа, карбоната кальция и др.
Список литературы
1. Вайцель А.А., Сиренко Е.Р., Гаврюхина А.В. Анализ программного комплекса для расчёта гидродинамических процессов в водоснабжении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 102-105.
2. Газаров А.Р. Анализ и обработка информации, полученной с использованием компьютерного моделирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 345-348.
220
3. Калинин К.А. Метод анализа аэродинамики зданий с использованием программных комплексов на базе МКЭ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 11. С. 353-355.
4. Колосов Р.А. Применение современных технологических решений и программного обеспечения в строительной отрасли // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 143-145.
5. Шишкина А.А. Применение программно-математических комплексов для улучшения условий труда на производстве // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 11. С. 327-330.
6. Шишкина А.А. Аналитический метод выбора климатического оборудования в помещении промышленного назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 329-332.
Исайкина Анастасия Михайловна, студентка, angel12vat@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF PRESSURES IN A PIPELINE BY THE METHOD OF MATHEMATICAL
MODELING
A.M. Isaykina
The paper investigates the characteristics of the movement of fluid flows in a pipeline using the finite element method in a computer program, followed by an analysis of the results obtained.
Key words: computer modeling, information processing, mathematical modeling, water supply, construction.
Isaykina AnastasiaMikhailovna, student, angel12vat@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 378.14 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-221-227
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ
И ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФОРМИРОВАНИЮ У ВОЕННОСЛУЖАЩИХ СПЕЦПОДРАЗДЕЛЕНИЙ НАВЫКОВ И УМЕНИЙ
ДЕЙСТВИЙ В ВОДНОЙ СРЕДЕ
А.Ю. Борисова, В.А. Шалунова, Н.Е. Стариков
Статья представляет собой теоретический обзор проблемы, в которой изложены основные понятия организации учебного процесса по формированию у военнослужащих знаний, практических навыков и умений действий в водной среде, на примере спецподразделений боевых пловцов.
Ключевые слова: рекомендации, методика, стрельба, двигательные навыки, ныряние, принятие решения, стабильность, способ плавания, потенциал, антиципация, сенсомоторный уровень, интеллектуальность.
В настоящее время арсенал теоретических и практических рекомендаций, методик по обучению технике преодоления водных преград, достаточно обширный [1, 2]. И тем не менее, с учетом изменения стратегии и тактики ведения боевых действий, появления новых структур воинских подразделений и спецподразделений
221
