Численное моделирование напряженно-деформированного состояния магистрального газопровода в многолетнемерзлом грунте

В современных условиях развития нефтегазового комплекса России особое значение приобретает строительство магистральных газопроводов в районах Крайнего Севера, характеризующихся широким распространением многолетнемерзлых грунтов (ММГ). Технология транспортировки газа включает компримирование (сжатие до 7.5–10 МПа с адиабатическим нагревом до +45...+60$^\circ$C) и охлаждение в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) до +20...+30$^\circ$C. При отсутствии турбодетандерных установок сохраняется положительная температура на выходе, что вызывает тепловое воздействие на многолетнемёрзлые грунты
Для моделирования термомеханического взаимодействия трубопровода с грунтами использована модель Стефана [1], которая описывает тепловые процессы с учетом фазового перехода, поглощения и выделения скрытой теплоты и математическая модель напряженно-деформированного состояния пористой изотропной среды описывается уравнением равновесия. Приводится математическая постановка задачи с соответствующими граничными условиями, строится численная реализация на основе метода конечных элементов. Проведено исследования состояния грунта и трубопровода при наличии и отсутствии теплоизоляции.

Список литературы

1. Васильев, В.И., и др. Математическое моделирование температурного режима грунтов оснований фундаментов в условиях многолетнемерзлых пород. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки, (1):142–159, 2017. doi:10.18698/1812-3368-2017-1-142-159.