СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 5
Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ
И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ............................................ 14
1.1. Анализ физической природы моделируемого явления
и существующих моделей .................................................................................... 14
1.1.1. Физическая природа моделируемого явления ................................... 14
1.1.2. Свойства объекта ................................................................................... 16
1.1.3. Физические принципы работы кориолисова расходомера ............... 22
1.2. Анализ факторов, влияющих на точность измерения параметров
массового расхода жидкости в кориолисовом расходомере ............................ 25
1.2.1. Влияние пульсации потока .................................................................. 26
1.2.2. Влияние перепада температур жидкости и окружающей среды ..... 28
1.2.3.Влияние гидродинамических режимов течения жидкости ............... 30
1.2.4. Влияние опарафинивания расходомерной трубки ............................ 33
1.2.5. Влияние давления жидкости ................................................................ 36
1.2.6. Влияние геометрии расходомерной трубки на силу Кориолиса ...... 38
1.3. Исследование методов математического моделирования системы
«расходомерная трубка – парафин – жидкость» ................................................ 42
1.3.1. Аналитические методы ......................................................................... 42
1.3.2. Численные методы ................................................................................ 43
1.3.3. Подходы к численному решению уравнений
математической модели ........................................................................................ 48
1.3.4. Учет мультифизического взаимодействия компонентов
системы ................................................................................................................... 50
1.4. Синтез математической модели системы «расходомерная
трубка – парафин – жидкость» и численные методы решения задачи ............ 51
Основные результаты и выводы по главе 1 .................................................... 55
Глава 2. МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЧИСЛЕННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «РАСХОДОМЕРНАЯ ТРУБКА –
ПАРАФИН – ЖИДКОСТЬ» ................................................................................. 58
2.1. Модифицированный метод математического моделирования
опарафинивания трубопроводов .......................................................................... 58
3
2.2. Методика численного моделирования системы «расходомерная
трубка – парафин – жидкость»............................................................................. 60
2.3. Трехмерная модель системы «расходомерная трубка –
парафин – жидкость» в COMSOL ........................................................................ 64
2.3.1. Исследование собственных частот ...................................................... 68
2.3.2. Вычислительная гидродинамика ......................................................... 69
2.3.3. Реализация взаимодействия расходомерной трубки и парафина .... 69
2.3.4. Реализация взаимодействия жидкости и расходомерной трубки
с парафином ........................................................................................................... 71
Основные результаты и выводы по главе 2 .................................................... 72
Глава 3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ И ПРОГРАММНЫЙ
КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЧИСЛЕННОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОПАРАФИНИВАНИЯ
РАСХОДОМЕРНОЙ ТРУБКИ КОРИОЛИСОВА РАСХОДОМЕРА ............. 74
3.1. Вычислительный алгоритм для расчета средней временной
задержки сигналов ................................................................................................. 74
3.2. Программный комплекс для моделирования и численного
исследования процесса опарафинивания ............................................................ 78
Основные результаты и выводы по главе 3 .................................................... 86
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ........................................................................................... 88
4.1. Анализ собственных частот .................................................................... 88
4.2. Моделирование течения жидкости ........................................................ 91
4.3. Моделирование колебаний расходомерной трубки
с протекающей жидкостью................................................................................... 95
4.4. Исследование геометрии расходомерной трубки ................................. 97
4.5. Исследование равномерного опарафинивания
расходомерной трубки ........................................................................................ 102
4.6. Исследование неравномерного опарафинивания
расходомерной трубки ........................................................................................ 107
Основные результаты и выводы по главе 4 .................................................. 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 118
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты исследования толщины
парафинового слоя .............................................................................................. 135
4
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты исследования неравномерности
парафинового слоя .............................................................................................. 137
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Внедрение результатов диссертационного
исследования ........................................................................................................ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Свидетельства о государственной регистрации ........ 141
