Протяженный трубопровод

В программном комплексе Frost 3D на персональном компьютере было осуществлено численное решение задачи прогнозирования растепления грунтов под влиянием нефтепровода на расчетной сетке, состоящей из 58.5 млн. узлов. Прогноз оттаивания грунтов вокруг трубопровода выполнялся на 2 года. В общей сложности расчет в программном комплексе Frost 3D на 4-х ядерном центральном процессоре занял 70 часов с использованием 17 Гб оперативной памяти. Ранее уже производился расчет данной модели с более грубой дискретизацией в 22.3 млн. узлов, что не позволяло учитывать в модели мелкие элементы, такие как тонкий теплоизолятор. Прогнозный расчет на 20 лет при этом занимал 7 часов, используя в качестве расчетного механизма графический ускоритель Nvidia Titan.

Модель протяженного участка трубопровода

Необходимость создания такой большой расчетной сетки была обусловлена спецификой решаемой задачи – моделирование формирования ореола оттаивания вокруг нефтепровода диаметром 1,2 м на участке протяженностью в 500 м. Рассматриваемый участок характеризуется сложным геолого-литологическим строением грунтов, который также включал линзы сильно-льдистого грунта. Всего на участке присутствовали 21 тип грунтов с различными теплофизическими свойствами. Учитывался также перепад высот дневной поверхности, который составлял более 35 метров.

Сложное геолого-литологическое строение грунтов под нефтепроводом

Таким образом, для того, чтобы детально дискретизировать трубопровод и учесть сложное геолого-литологическое строение грунтов и наличие тонкого теплоизоляционного материала пеноплекс, была построена большая расчетная сетка, состоящая из 58.5 млн. узлов.

Детализация расчетной сетки вблизи трубы и пеноплекса

Дискретизация геологических пород и перепад высот на участке с нефтепроводом

Чаша оттаивания мерзлого грунта под трубопроводом

Растепление мерзлотного грунта под воздействием нефтепровода с подогреваемой нефтью

Тепловое распределение в мерзлой породе вблизи нефтепровода