AP08855521 — Исследование перехода движения ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние

Целью проекта является: Исследование математической модели и метода расчета перехода неизотермического движения ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние

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

Научный руководитель: Доктор технических наук, Профессор, Жапбасбаев Узак Кайрбекович

Полученные результаты: В рамках НИР разработана база данных и программный комплекс SmartTranPro для моделирования транспортировки парафинистой нефти, учитывающий физико-химические и реологические свойства, а также параметры трубопроводных систем. Создана математическая модель неизотермического турбулентного течения жидкости Шведова–Бингама в трубе с учетом теплообмена с окружающей средой и выполнено ее численное моделирование. Установлено, что в процессе охлаждения происходит переход нефти от ньютоновского к вязкопластичному состоянию, что существенно влияет на гидродинамику потока. Проведен анализ распределений скорости, температуры, вязкости и напряжения сдвига, выявлены закономерности изменения турбулентных характеристик и формирования застойных зон. Выполнено моделирование с использованием различных турбулентных моделей и проведено сопоставление с DNS-данными, показавшее хорошее согласие результатов. Разработанные коэффициенты гидравлического сопротивления и теплообмена успешно применены при расчетах магистрального нефтепровода, подтвердив их достоверность. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации режимов транспортировки нефти и повышения эффективности эксплуатации трубопроводных систем.

Список публикаций с ссылками на них 

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. – URL: https://bm.kaznu.kz. – ISSN 1563–0277, ISSN 2617–4871.
2. Zhapbasbayev U.K., Ramazanova G.I. et al. Flow and heat exchange calculation of waxy oil in the industrial pipeline // Case Studies in Thermal Engineering. – 2021. – Vol. 26. – Art. No. 101007. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101007.
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. – Art. No. 101455. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101455.
4. Bekibayev T.T., Zhapbasbayev U.K. et al. Simulation of oil pipeline shutdown and restart modes // Complex Use of Mineral Resources. – 2021. – Vol. 1(316). – P. 15–23. – ISSN 2224–5243.
5. Zhapbasbayev U.K., Kudaibergen A.D. Modeling of heat transfer in a fuel pellet based on uranium dioxide and ceramics (beryllium oxide) // Complex Use of Mineral Resources. – 2021. – Vol. 3(318). – P. 81–89.
6. Бекибаев Т.Т., Жапбасбаев У.К. и др. Интеллектуальная система трубопроводной транспортировки нефти // Сборник докладов Второго Международного Джолдасбековского симпозиума «Механика будущего». – 2021. – С. (уточнить при необходимости).
7. Bossinov D.Zh., Zhapbasbayev U.K. Non-isothermal waxy oil flow in a pipeline // 16th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (HEFAT-ATE). – Amsterdam, 2022. – P. 722–725.
8. Жапбасбаев У.К., Пахомов М.А., Босинов Д.Ж. Моделирование перехода ньютоновской жидкости в вязкопластичное состояние в трубе // Тезисы Традиционной математической конференции. – Алматы: Институт математики и математического моделирования, 2022. – С. 166–167.
9. Рамазанова Г.И., Бекибаев Т.Т., Жапбасбаев У.К., Босинов Д.Ж., Кудайберген А.Д. Программный продукт HeatNetWork: свидетельство № 25661 от 29.04.2022.
10. Жапбасбаев У.К., Босинов Д.Ж. Программа для ЭВМ ChannelFlow: свидетельство № 28550 от 01.09.2022.