Law of development turbulent non-isothermal jet flow in pit oil

• Autorzy: Aisayev S. , Zhapbasbayev U. K. , Turegeldiyeva K.

Warianty tytułu

PL

Zasady przepływu turbulentnego nieizotermiczego strumienia w zbiorniku z ropą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper reviews development of turbulent non-isothermal round jet flow in pit oil. Increasing requirements for environmental protection challenge the oil industry to minimize the oil spill accidents throughout the production and transportation processes. Hydrodynamic interaction of pit oil with flow is in reasonable agreement with data of industrial tests. The authors prove law of development turbulent non-isothermal jet flow in pit oil. In this paper a mathematical model was designed and numerical simulation of turbulent non-isothermal flow in pit oil was performed. The mathematical method is based on the non-isothermal fluid flow in pit oil using solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and equations of the k-symbol model of turbulence. The developed model has been validated with experimental data. Numerical simulation calculation results were found to be in reasonable agreement with data obtained from the experiments. Turbulent (molar) transfer is important in flow part and vortex zone of reverse flow. In the other part convection and molecular mechanism of momentum and heat transfer dominated. The developed mathematical model and numerical simulation methods are used to study the process of heating pit oil by hot fluid flow. In technical aspect it allows to determine the mass of heated pit oil which is used in thermo-mechanical technology of gathering spilled oil.

PL

W artykule omówiono rozwój turbulentnego przepływu nieizotermicznego strumienia w zbiorniku z ropą. Rosnące wymogi związane z ochroną środowiska stawiają wyzwania przed przemysłem naftowym, by zmniejszyć przypadki zanieczyszczeń ropą naftową w trakcie produkcji i transportu. Związek hydrodynamiczny odpadów ropnych z przepływem potwierdzają testy przemysłowe. Autorzy dowodzą tezy o rozwijającym się turbulentnym nieizotermicznym przepływie w zbiorniku z ropą. W artykule przedstawiono matematyczny model, który opracowano i poddano symulacjom numerycznym pod kątem przepływu turbulentnego nieizotermicznego strumienia zbiorniku z ropą. Matematyczna metoda została oparta na przepływie nieizotermicznego płynu w zbiorniku z ropą z zastosowaniem rozwiązań równań Naviera-Stokesa uśrednionych przez Reynoldsa oraz równań k-symbol modelu turbulencji. Opracowany model zweryfikowano danymi eksperymentalnymi. Wyniki numerycznych symulacji okazały się być w dobrej zgodności z danymi doświadczalnymi. Turbulentny (molowy) przesył jest istotny w analizie parametrów przepływu. W tej drugiej części dominowały konwekcja i mechanizmy związane z przekazywaniem ciepła. Opracowany matematyczny model i metody symulacji numerycznej wykorzystano do badania procesu ogrzewania ropy przez gorący strumień. Umożliwia to określenia masy ogrzanej ropy użytej w termomechanicznej technologii zbierania rozlanej ropy.

Słowa kluczowe

EN

pit oil; turbulent non-isothermal jet flow; mathematical modelling; numerical simulations

PL

ropa naftowa; turbulentny nieizotermiczny przepływ; model matematyczny; symulacja numeryczna

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: AGH Drilling, Oil, Gas
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 29, no. 1
• Strony: 31--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Aisayev S.

• Kazakh-British Technical University, Kazakhstan Almaty

autor

Zhapbasbayev U. K.

• Kazakh-British Technical University, Kazakhstan Almaty

autor

Turegeldiyeva K.

• Kazakh-British Technical University, Kazakhstan Almaty

Bibliografia

• 1. Yershin S.A., Zhapasbayev U.A., Aisayev S.U., Utegaliyev S.A., Khairov G.B.: Patent #10116. Pit oil gathering and equipment, 2002.
• 2. Abramovich G.N.: Theory of turbulent jet. Phizmatgiz, Moscow 1960, vol. 577.
• 3. Shlikhting G.: Boundary layer theory. Nauka, Moscow 1974, vol. 707.
• 4. Loytsanski L.G.: Fluid Mechanics. Nauka, Moscow 1987, vol. 840.
• 5. Sebesi T., Bredshou P.: Convection heat transfer. Physical basis and computation aspects. 1987, vol. 592.
• 6. Moulden M.: Mir, Moscow 1980, vol. 377.
• 7. Koolman V.: Calculation method of turbulent flow. Mir, Moscow 1984, vol. 464.
• 8. Shets J.: Turbulent flow. The processes of injection and mixing. Mir, Moscow 1984, vol. 247.
• 9. Chen H.C., Patel V.C.: Near-wall turbulence models for complex flows including separation. AIAA J. V. 26., 1988, pp. 641-648.
• 10. Menter F.R.: Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA J. V. 32., 1993, pp. 1598-1604.
• 11. Craft T.J., Gerasimov A.V., Iacovides H., Kidger J.W., Launder B.E.: The Negetively Buoyant Turbulent wall Jet: Performance of Alternative Options in RANS Modelling. Proc. 4th Int. Symp. On Turbulence, Heat and Mass Transfer, Antaly, Turkey, 2003, pp. 813-820.
• 12. Chien K.Y.: Predictions of channel and boundary layer flows with low Reynolds-number two-equation model of turbulence. AIAA J., V. 20, No. 1, 1982, pp. 33-38.
• 13. He S., Xu Z., Jackson J.D.: An experimental investigation of buoyancy - opposed wall jet flow. Int. J. Heat and Fluid Flow., V. 23. 2002, pp. 487-496.
• 14. Batchelor J.: Introduction to fluid dynamics. M. Mir, 1973, vol. 757
• 15. Gosman A.D., Pun W.M., Runchal A.K., Spalding D.B., Wolfshtein M.: Heat and Mass Transfer in Recirculating Flows. London and New York, 1969, 309 p.
• 16. Roach P.: Computational Fluid Mechanics. Mir, Moscow 1979, vol. 487.
• 17. Shi D.: Numerical methods in heat transfer. Mir, Moscow 1988, vol. 544.
• 18. Gardon R., Akifrat J.C.: The role of turbulence in determining the heat transfer characteristics of impinging jets. Int. J. Heat Mass Transfer., V. 8., 1965, pp. 1261-1272.