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对于在油箱下的地面冻结的计算机模拟

在建築物和構築物在附近造成地面沉降和地基的變形遠北,永凍土解凍的建設。這個問題是管道和含有石油產品高溫坦克特別專題。最有效的方法提供基床的穩定性是通過季節性或常年製冷設備的操作建立在地面溫度政權的控制。這是不可能的制定製冷設備搭配一個準確的計劃或評估地面凍結可能沒有計算機模擬。

 

預測土壤溫度制度油箱下的被動式製冷,有必要使用專門的軟件- Frost 3D.

 

以便根據冷卻裝置的坦克和系統的幾何大小來創建一個計算機模型,一個90х90х33米計算域被創建。砂,泥炭,壤土,砂質壤土 — - 土壤中所考慮的域的地質和岩石結構是通過內插法重構的岩土鑽孔的基礎上。

 

位于油箱之下的土壤垫层,依托于钻井和热虹吸管系统的部分地质地平线

罐床(左)和油箱及冷卻裝置(右)的剖視圖的二維等值線圖,根據從地質鑽孔數據都構造

 

上邊界條件,隨後指定的表面上的模擬區域的重建三維幾何確定。

 

3D 模拟有冷却设备和油箱下重建的泥土形态的区域

模擬重建三維模型與油箱下的冷卻裝置和基床

 
 

三維仿真模型離散為不規則六面體計算網格。

 

对于有油罐区域的建模的计算网格

離散的三維仿真領域

 

對於不同的土壤層,如砂,泥炭,壤土,砂質壤土,下面的熱物理性質被指定:土壤在解凍和冷凍狀態,土壤中解凍和冷凍狀態的熱導率,土壤水分含量,凝固點容積熱容量水在地面上,並近似的含冰量的數量為給定的溫度下,方程中的經驗參數。

 

與空氣進行熱交換被熱交換係數的裝置,並改變空氣的溫度隨著時間的推移指定的計算域的上邊界上。考慮積雪對土壤和空氣之間的熱交換的影響,被指定的積雪厚度隨時間的變化。

 

对于计算在土壤中的对流所设的边界条件

对于对流性的热交换所设的边界条件细则

 

 

在预测永冻岩石融化中对于地表性质的考虑

地面的热物理性质的具体指标

 
 

在地表融化和冻结的模拟中对于空气温度的考虑

出口對時間的空氣溫度依賴性

 
 

积雪层在地表冻结模拟中的考虑

依賴規格:溫度積雪厚度

 

罐床和與土壤的罐床的熱交換係數的溫度被指定為接地床區域,所述油箱的位置。

 

恆定溫度等於 -1.7 oC 指定計算域的下邊界上,與側邊界上 — 熱流等於零。

 

在冷卻裝置的系統的蒸發段熱流是自動計算的冷卻系統的形式因素的基礎上。

 

起始溫度分佈被指定在以上深度的依賴性的形式。

 

在冻结模拟中的地表温度分布

土壤初始溫度分佈的參數

 

後,所有的輸入數據被輸入,則模擬的時間在規定期間中進行。對於土壤溫度狀況所產生的預測是下面所示的模擬區域的部分在不同的時刻的顏色分佈。

 

来自平底回路热虹吸管的温度分布

土壤溫度政權後的90天內仿真結果 — 模擬一帶冷卻裝置的安裝平面的縱向截面

 

对于油箱下的地表热稳定的可视化处理

1年後土壤溫度分佈的模擬結果

 

对于在遥远北方的冻土上施工的温度动态预测

溫度制度仿真中溫度的形式的結果沿模擬區域的縱向截面等值線

 

在模擬過程結束時,設計工程師就得到在地面三維溫度場的過程中指定的時間間隔動態的所有信息。

 

項目舉例:

 

FROST 3D

軟件包的施工過程中應用熱工計算:

 

  • 石油和天然氣管道
  • 油庫
  • 基礎和地基
  • 建築物和構築物。
  • 公路和鐵路

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Klaus Dillinger
行政總裁兼聯合創始人QuintSysteme有限公司。奧地利

 

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