Монография содержит подробное изложение практически значимых технологий высокоточного компьютерного моделирования широкого спектра режимов течений продуктов по системам протяженных трубопроводов или каналов с открытым руслом, в том числе имеющим сложную топологию или функционирующим в критических условиях. В зависимости от решаемой задачи в качестве транспортируемых продуктов могут выступать газовые смеси, многокомпонентные жидкости и газожидкостные среды. Предлагаемые технологии несложно распространить на численный анализ течений многофазных сред с твердыми включениями при условии их доработки согласно представленной в книге методологии.
Значительное внимание в монографии уделено детальному описанию последовательности рассуждений, приведшей к построению той или иной математической модели или разработке алгоритмов ее численного анализа, включая научно обоснованное исследование перспективных и тупиковых ветвей их дальнейшего развития.
В книге особое место отводится математическим аспектам мониторинга функционирования магистральных и газораспределительных систем, эксплуатирующихся в газовой промышленности. При этом приводятся способы прогнозной оптимизации затрат на полный спектр режимов транспортирования природного газа, алгоритмы предотвращения аварийных ситуаций.
В монографии предлагаются эффективные методы численного восстановления нестационарных транспортных потоков газовых смесей по разветвленным закольцованным трубопроводам и подход к автоматизированной настройке параметров расчетной модели на характеристики реальных сетей трубопроводов в условиях дефицита измерительной информации.
Изложение материала в книге осуществлялось на базе единой концепции численного моделирования магистральных систем, что существенно упрощает его освоение и практическое применение.
Предложенные технологии высокоточного компьютерного моделирования течений в магистральных системах на сегодняшний день нашли практическое применение в отраслях промышленности топливно-энергетического комплекса, машиностроении и медицине, а также при разработке перспективных образцов высокоточного стрелкового оружия.
Книга может оказаться полезной научным работникам, аспирантам и преподавателям, занимающимся математическим моделированием, созданием прикладного программно-математического обеспечения и проведением расчетно-аналитических работ, сопряженных с исследованиями трубопроводных и канальных систем. Материал монографии доступен студентам старших курсов технических вузов.
Monografiya soderzhit podrobnoe izlozhenie prakticheski znachimykh tekhnologiy vysokotochnogo kompyuternogo modelirovaniya shirokogo spektra rezhimov techeniy produktov po sistemam protyazhennykh truboprovodov ili kanalov s otkrytym ruslom, v tom chisle imeyushchim slozhnuyu topologiyu ili funktsioniruyushchim v kriticheskikh usloviyakh. V zavisimosti ot reshaemoy zadachi v kachestve transportiruemykh produktov mogut vystupat gazovye smesi, mnogokomponentnye zhidkosti i gazozhidkostnye sredy. Predlagaemye tekhnologii neslozhno rasprostranit na chislennyy analiz techeniy mnogofaznykh sred s tverdymi vklyucheniyami pri uslovii ikh dorabotki soglasno predstavlennoy v knige metodologii. Znachitelnoe vnimanie v monografii udeleno detalnomu opisaniyu posledovatelnosti rassuzhdeniy, privedshey k postroeniyu toy ili inoy matematicheskoy modeli ili razrabotke algoritmov ee chislennogo analiza, vklyuchaya nauchno obosnovannoe issledovanie perspektivnykh i tupikovykh vetvey ikh dalneyshego razvitiya. V knige osoboe mesto otvoditsya matematicheskim aspektam monitoringa funktsionirovaniya magistralnykh i gazoraspredelitelnykh sistem, ekspluatiruyushchikhsya v gazovoy promyshlennosti. Pri etom privodyatsya sposoby prognoznoy optimizatsii zatrat na polnyy spektr rezhimov transportirovaniya prirodnogo gaza, algoritmy predotvrashcheniya avariynykh situatsiy. V monografii predlagayutsya effektivnye metody chislennogo vosstanovleniya nestatsionarnykh transportnykh potokov gazovykh smesey po razvetvlennym zakoltsovannym truboprovodam i podkhod k avtomatizirovannoy nastroyke parametrov raschetnoy modeli na kharakteristiki realnykh setey truboprovodov v usloviyakh defitsita izmeritelnoy informatsii. Izlozhenie materiala v knige osushchestvlyalos na baze edinoy kontseptsii chislennogo modelirovaniya magistralnykh sistem, chto sushchestvenno uproshchaet ego osvoenie i prakticheskoe primenenie. Predlozhennye tekhnologii vysokotochnogo kompyuternogo modelirovaniya techeniy v magistralnykh sistemakh na segodnyashniy den nashli prakticheskoe primenenie v otraslyakh promyshlennosti toplivno-energeticheskogo kompleksa, mashinostroenii i meditsine, a takzhe pri razrabotke perspektivnykh obraztsov vysokotochnogo strelkovogo oruzhiya. Kniga mozhet okazatsya poleznoy nauchnym rabotnikam, aspirantam i prepodavatelyam, zanimayushchimsya matematicheskim modelirovaniem, sozdaniem prikladnogo programmno-matematicheskogo obespecheniya i provedeniem raschetno-analiticheskikh rabot, sopryazhennykh s issledovaniyami truboprovodnykh i kanalnykh sistem. Material monografii dostupen studentam starshikh kursov tekhnicheskikh vuzov.
The monograph contains a detailed presentation of practically important technologies of high-precision computer simulation of a wide range of flow regime products systems long pipes or channels with an open channel having a complex topology or operating in critical conditions. Depending on a solved problem in the quality of transported products there may be gas mixtures, multicomponent fluids, and gas-liquid environment. The proposed technology is easy to extend to the numerical analysis of flows of multiphase fluids with solids, subject to their completion according to the presented in the book methodology.
Considerable attention in the monograph is paid to a detailed description of the sequence of reasoning leading to the construction of a particular mathematical model or the development of algorithms for its numerical analysis, including evidence-based research promising and dead-end branches for their further development.
In the book, special attention is paid to mathematical aspects of monitoring the operation of the main and distribution systems operated in gas industry. Here are ways to forecast cost optimisation for the full range of modes of transportation of natural gas, the algorithms prevent accidents.
The monograph suggests effective methods for the numerical reconstruction of nonstationary traffic flows of gas mixtures for branched and looped pipelines approach to automated tuning of the parameters of the estimated model to the characteristics of real networks of pipelines in conditions of lack of measurement information.
The presentation of the material in the book was based on a unified concept of numerical simulation of the main systems, which greatly simplifies its development and practical application.
The proposed technology of high-precision computer simulation of the flows in pipeline systems today have found practical application in the industries of fuel and energy complex, mechanical engineering and medicine, as well as in the development of advanced models of high-precision small arms.
The book can be useful to researchers, graduate students and teachers engaged in mathematical modelling, applied mathematical software and computational and analytical work involving the research pipeline and channel systems. Material of the monograph is available to senior students of technical universities.
