Моделирование теплового взаимодействия системы трубопроводов центрального хладоснабжения с мерзлым грунтом
Modeling of thermal interaction of the central cooling supply pipeline system with frozen ground
Обложка

Моделирование теплового взаимодействия системы трубопроводов центрального хладоснабжения с мерзлым грунтом
Modeling of thermal interaction of the central cooling supply pipeline system with frozen ground

Статья в журнале

Русский

551.34:536.2(571.56)

10.17513/use.37946

моделирование; центральное хладоснабжение; функция незамерзшей воды; уравнение теплопроводности; солнечное теплопоступление; массив грунта; modeling; central cooling supply; function of the unfrozen water; thermal conductivity equation; solar heat supply; soil mass

Геология

Успехи современного естествознания = Advances in current natural sciences: научный журнал. – 2022. – 12

В работе приводится математическая модель теплового взаимодействия двух трубопроводов центрального хладоснабжения с массивом грунта. Модель включает в себя посуточное изменение параметров теплообмена окружающей среды. Учет фазового перехода поровой воды при промерзании и оттаивании песчаного грунта, проводится через функцию количества незамерзшей воды. Теплофизические свойства влажного песчаного грунта являются непостоянными в модели и функционально связаны c функцией количества незамерзшей воды. Граничное условие теплообмена на дневной поверхности песчаного грунта построено с учетом суммарного солнечного излучения, альбедо поверхности, скорости ветра. Данные характеристики построены на основе натурных наблюдений в районе г. Якутска. Для численного интегрирования предложенной нами модели, применялась универсальная среда численного моделирования Comsol Multiphysics v.6.0. Основой среды является конечно-элементный метод для численного решения уравнений в частных производных. Довольно легко оказалось с помощью данной среды поставить граничные условия при вынужденной конвекции на внутренней стенке трубопровода с движущейся водой. Моделирование задачи о распространении тепла в массиве грунта рассмотрели в двумерной постановке. В качестве примера для расчета температурного поля была взята площадка в районе г. Якутска с однородным минералогическим составом близким к песчаному грунту. Результаты расчетов показывают, что температурный режим проложенных подземным путем трубопроводов центрального хладоснабжения, оказывает существенное влияние на температуру многолетнемерзлого массива грунта, т.е. приводит его к растеплению. Отсюда следует, что при такой схеме прокладки систем трубопроводов требуется провести ряд мероприятий по сохранению устойчивости и прочности многолетнемерзлого грунта.

Моделирование теплового взаимодействия системы трубопроводов центрального хладоснабжения с мерзлым грунтом / Малышев А. В., Васильев С. С., Пермяков П. П. [и др.] ; Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова // Успехи современного естествознания. - 2022. - N 12. - С. 169-174.
DOI: 10.17513/use.37946

Войдите в систему, чтобы открыть документ

Вам будет интересно