Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 126 с.
В учебном пособии излагаются фундаментальные положения гидравлики и
гидродинамики, современная научная концепция и отдельные
перспективные вычислительные технологии, методы
физико-математического, экспериментального и численного
моделирования течений вязких теплопроводных сред в трубопроводных
системах. Детально рассматриваются особенности физического описания
процессов течения сложных по структуре сред, средства их
регистрации и формы уравнений, варианты граничных условий, а также
приводятся некоторые типы конечно-разностных схем. Обсуждаются
точность расчета сложных сдвиговых течений в замкнутых системах
(каналах, нефте- и газопроводах). Практическое применение материала
математического моделирования процессов молярного переноса импульса
направлено на комплексную оценку состояния трубопроводных систем,
определения эффективных безопасных режимов их эксплуатации.
Комплекс полезен научным работникам, инженерам, аспирантам и студентам вузов, занимающимся проектированием и эксплуатацией магистральных трубопроводов, управлением трубопроводными сетями, повышением их пожарной и промышленной безопасности. Содержание Предисловие
Проблемы прогноза процессов переноса при реальных условиях движения сложных сред в трубах
Введение
Связь с дисциплинами физико-математического профиля
Основные этапы развития гидродинамических исследований
Представления о сопротивлении, как потерях механической энергии при движении жидкости в трубопроводах
Неустановившиеся течения жидкости
Проблемы установившихся и неустановившихся течений в трубопроводах
Учет многокомпонентности состава смеси и фазовых переходов
Взвесенесущие и газожидкостные потоки
Положения теории Х.А. Рахматуллина в описании многофазных потоков
Экспериментальные методы исследований взвесей
Газожидкостные потоки
Течения неоднородных по плотности потоков в стратифицированных средах
Моделирование как метод познания
Актуальность проблемы комплексного физико-математического и численного моделирования теплогидрогазодинамических процессов в технологии транспорта нефти и газа
Современные достижения в моделировании турбулентных течений с тепломассообменом
Этапы построения сложных моделей с учетом анизотропии
Экспериментальные методы исследований. Элементарные понятия, определения теории вероятности и математической статистики в исследовании сплошных сред
Замечания по математической обработке результатов измерений
Основные понятия
Понятие о выборке
Математическая обработка результатов опыта
Косвенные измерения
Современные методы диагностики развивающихся потоков. ЛДИС оборудование
Понятие о методах изучения сплошных сред и их теплофизичеких свойствах
Феноменологический и статистический методы описания среды
Проблемы моделирование гидродинамических процессов в средах со сложной структурой и химическими реакциями
Коэффициенты переноса в рамках статистической теории вязких многокомпонентных инертных и химически реагирующих сред
Некоторые сведения формальной кинетики химических реакций
Переносные свойства реагирующих многокомпонентных систем
Коэффициент вязкости
Коэффициент бинарной диффузии
Интегралы столкновении
Коэффициент теплопроводности
Замечания к формулировке физических свойств континуума в рамках феноменологического метода
Измерения динамических параметров в рабочем теле. Методы и приборы
Измерение давлений
Способы измерения давления. Статистическое и полное давление
Приемники давления
Жидкостные манометры
Манометры механического типа
Электрические датчики давления
Вакуумметры
Измерение скоростей
Измерение малых скоростей
Детальные средства изучения среды: лазерный доплеровский измеритель скоростей
Понятие о реальной и идеальной средах
Основные подходы к изучению движения сплошных сред
Индивидуальная производная
Напряженное состояние деформируемой среды
Тензор напряжений
Идеальная жидкость, ее тензор напряжений
Вязкая жидкость
Нетеплопроводная среда
Сжимаемая жидкость
Понятие о силах, распределенных по объему и поверхности физической системы
Массовые и поверхностные силы
Граничные условия в формулировке гидродинамических проблем
Общая постановка задач о течении идеальной нетеплопроводной жидкости
Потенциальные вихревые движения идеальной среды. Основные теоремы
Статика жидкостей и их свойства. Основные законы равновесия
Уравнения равновесия жидкости и газа
Равновесие жидкости в поле силы тяжести
Относительный покой жидкости
Статическое давление жидкости на твердые поверхности. Закон Архимеда
Динамика вязкой жидкости и газа. Уравнения законов сохранения массы, импульса и энергии
Математическая формулировка процессов переноса в сплошной среде
Понятие о газообразных средах
Простейшие модели материальных сред
Уравнения законов сохранения массы и импульса в однофазной области
Моделирование турбулентности
Физическая постановка задачи
Математическая формулировка проблемы
Модель турбулентности к замыканию уравнений, определяющих течение и теплоперенос во внутренних системах
Краевые условия
Современные методики математического моделирования и расчета турбулентных течений
Комплекс полезен научным работникам, инженерам, аспирантам и студентам вузов, занимающимся проектированием и эксплуатацией магистральных трубопроводов, управлением трубопроводными сетями, повышением их пожарной и промышленной безопасности. Содержание Предисловие
Проблемы прогноза процессов переноса при реальных условиях движения сложных сред в трубах
Введение
Связь с дисциплинами физико-математического профиля
Основные этапы развития гидродинамических исследований
Представления о сопротивлении, как потерях механической энергии при движении жидкости в трубопроводах
Неустановившиеся течения жидкости
Проблемы установившихся и неустановившихся течений в трубопроводах
Учет многокомпонентности состава смеси и фазовых переходов
Взвесенесущие и газожидкостные потоки
Положения теории Х.А. Рахматуллина в описании многофазных потоков
Экспериментальные методы исследований взвесей
Газожидкостные потоки
Течения неоднородных по плотности потоков в стратифицированных средах
Моделирование как метод познания
Актуальность проблемы комплексного физико-математического и численного моделирования теплогидрогазодинамических процессов в технологии транспорта нефти и газа
Современные достижения в моделировании турбулентных течений с тепломассообменом
Этапы построения сложных моделей с учетом анизотропии
Экспериментальные методы исследований. Элементарные понятия, определения теории вероятности и математической статистики в исследовании сплошных сред
Замечания по математической обработке результатов измерений
Основные понятия
Понятие о выборке
Математическая обработка результатов опыта
Косвенные измерения
Современные методы диагностики развивающихся потоков. ЛДИС оборудование
Понятие о методах изучения сплошных сред и их теплофизичеких свойствах
Феноменологический и статистический методы описания среды
Проблемы моделирование гидродинамических процессов в средах со сложной структурой и химическими реакциями
Коэффициенты переноса в рамках статистической теории вязких многокомпонентных инертных и химически реагирующих сред
Некоторые сведения формальной кинетики химических реакций
Переносные свойства реагирующих многокомпонентных систем
Коэффициент вязкости
Коэффициент бинарной диффузии
Интегралы столкновении
Коэффициент теплопроводности
Замечания к формулировке физических свойств континуума в рамках феноменологического метода
Измерения динамических параметров в рабочем теле. Методы и приборы
Измерение давлений
Способы измерения давления. Статистическое и полное давление
Приемники давления
Жидкостные манометры
Манометры механического типа
Электрические датчики давления
Вакуумметры
Измерение скоростей
Измерение малых скоростей
Детальные средства изучения среды: лазерный доплеровский измеритель скоростей
Понятие о реальной и идеальной средах
Основные подходы к изучению движения сплошных сред
Индивидуальная производная
Напряженное состояние деформируемой среды
Тензор напряжений
Идеальная жидкость, ее тензор напряжений
Вязкая жидкость
Нетеплопроводная среда
Сжимаемая жидкость
Понятие о силах, распределенных по объему и поверхности физической системы
Массовые и поверхностные силы
Граничные условия в формулировке гидродинамических проблем
Общая постановка задач о течении идеальной нетеплопроводной жидкости
Потенциальные вихревые движения идеальной среды. Основные теоремы
Статика жидкостей и их свойства. Основные законы равновесия
Уравнения равновесия жидкости и газа
Равновесие жидкости в поле силы тяжести
Относительный покой жидкости
Статическое давление жидкости на твердые поверхности. Закон Архимеда
Динамика вязкой жидкости и газа. Уравнения законов сохранения массы, импульса и энергии
Математическая формулировка процессов переноса в сплошной среде
Понятие о газообразных средах
Простейшие модели материальных сред
Уравнения законов сохранения массы и импульса в однофазной области
Моделирование турбулентности
Физическая постановка задачи
Математическая формулировка проблемы
Модель турбулентности к замыканию уравнений, определяющих течение и теплоперенос во внутренних системах
Краевые условия
Современные методики математического моделирования и расчета турбулентных течений