Лаборатория вибрационного и
гидродинамического моделирования (ВиГДМ) создана в Тюменском индустриальном
университете в октябре 2021 года в рамках национального проекта «Наука и
университеты» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации,
грант FEWN-2021-0012.
Цель - развитие исследований длинных и узких в поперечнике конструкций, используемых в подводных и наземных энергодобывающих комплексах. В текущий период деятельность лаборатории направлена на разработку математических моделей внешних гидродинамических нагрузок, изучение возможностей магнитопорошковой дефектоскопии для выявления микродефектов сталей, а также на создание имитационных и интеллектуальных моделей и алгоритмов для мониторинга и управления режимами движения газожидкостных потоков трубопроводов.
Лаборатория ВиГДМ создает возможности для молодых ученых получить первоначальные навыки гидродинамического моделирования и анализа конструкций и развить их до уровня, достаточного для получения публикуемого научного результата. Участие в работе лаборатории позволяет пройти все стадии научного исследования и создать базу для дальнейшей научной работы, например, в аспирантуре или в качестве научных работников профессиональных организаций, занимающихся вопросами транспорта и энергодобычи.
В 2024-2026 гг. лаборатория разрабатывает проект: «Гидродинамическое моделирование, мониторинг и экспериментальные исследования элементов и подсистем подводных и наземных энергодобывающих комплексов». Работают три научные группы по проблемам энергодобывающих комплексов, таких как оценка нагрузок, усталостного разрушения, мониторинг отдельных сооружений и подсистем.
НАУЧНЫЕ ГРУППЫ
Курушина Виктория Александровна - руководитель лаборатории ВиГДМ и научной группы "Гидродинамика и вибрации конструкций", имеет научную степень PhD в инжиниринге, младший научный сотрудник.
ГИДРОДИНАМИКА И ВИБРАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ
Группа занимается исследованием нагрузок на подводные трубопроводы и другие узкие в поперечнике и длинные конструкции вследствие воздействия неравномерного течения, а также моделированием движения гибких трубчатых элементов под действием переменных сил.
Кусков Константин Викторович - руководитель научной группы "Материалы", кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник.
МАТЕРИАЛЫ
Работа группы направлена на экспериментальный анализ материалов тонких конструкций, исследование процесса усталостного разрушения в зависимости от геометрии элемента, изучение возможностей магнитопорошковой дефектоскопии, а также возможностей импортозамещения деталей оборудования, которое применяется в экспериментальной деятельности.
Земенков Юрий Дмитриевич - руководитель научной группы "Трубопроводы", доктор технических наук, главный научный сотрудник.
ТРУБОПРОВОДЫ
Группа разрабатывает имитационные и интеллектуальные модели и алгоритмы для мониторинга и управления режимами газожидкостных потоков трубопроводов, а также совершенствует системы поддержки принятия решений, экспертные системы, модели прогнозирования и управления параметрами транспорта жидкости и газа.
ЧТО СДЕЛАНО
В ходе проекта 2021-2023 гг. «Моделирование вихреобразовательных нагрузок и вибраций подводных трубопроводов и морских конструкций» проведено моделирование гидродинамических нагрузок при обтекании группы из двух-шести сооружений, включая случаи вариации формы поперечного сечения и неравномерное внешнее течение, а также моделирование отдельных конструкций, подверженных росту морской флоры.
Чтобы сделать знания и навыки гидродинамического моделирования и анализа конструкций более доступными, в лаборатории раз в полгода были организованы открытые бесплатные онлайн-курсы для студентов, преподавателей, сотрудников ТИУ и других желающих. Прочитанные осенью 2023 года курсы включали «ANSYS Static Structural», «ANSYS Fluent» и «ANSYS Steady-state Thermal», начиная с самых основ.
За период работы получены
данные экспериментальных исследований образцов конструкционной стали на
растяжение-сжатие и результаты численного моделирования с установлением
закономерностей усталостного разрушения, продемонстрирована возможность
использования аустенитной нержавеющей стали в качестве датчика деформации
интегрального типа, изготовлена система автоматизации нанесения
электрохимических покрытий для последующего использования в исследованиях
проекта.
Разработаны алгоритм и методика интеллектуального многофакторного кластерного прогнозирования остаточного ресурса трубопроводной системы на любой стадии жизненного цикла, математическая модель оценки критериальных показателей и алгоритмы оптимизации, реализован алгоритм расчета напряженно-деформируемого состояния нефтепровода и построены имитационные модели.
Результаты работы представлены на
международном уровне в формате двух онлайн-докладов на престижной научной
конференции NODYCON2023 https://nodycon.org/2023/.
УНИКАЛЬНОСТЬ ЛАБОРАТОРИИ
Лаборатория ВиГДМ основана на пересечении междисциплинарных научных тематик, актуальных как для наземных, так и для подводных энергодобывающих систем, в изучении которых можно использовать похожие методы, навыки и знание смежной отрасли. Таким образом, исследования лаборатории заполняют пробел в российском научном сегменте между относительно хорошо изученными нефтегазовыми комплексами на суше и проблемами проектирования и эксплуатации объектов в море. Потенциал лаборатории позволяет рассматривать в будущем как более традиционные нефтегазовые системы, так и конструкции, применяемые в возобновляемой, «чистой» энергетике и системах сбора и хранения углекислого газа.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ
- Annapeh, H. F., & Kurushina, V. (2023). Hydrodynamic Loads on a Group of Six Structures of Different Cross-Sections in Uniform and Sheared Flow. Journal of Marine Science and Engineering, 11(2), 383. https://doi.org/10.3390/jmse11020383
- Annapeh, H. F., & Kurushina, V. (2023). Flow-Induced Forces for a Group of One Large and Several Small Structures in the Sheared Turbulent Flow. Fluids, 8(5), 158. https://doi.org/10.3390/fluids8050158
- Syzrantseva, K. Updating the Statistical Strength Analysis Method for the Shut-Off Valve Body in Random Loading Conditions/ K. Syzrantseva, K. Kuskov, N. Gonchar, D. Dubrovko – text : electronic // Lecture Notes in Mechanical Engineering. – 2023. – p. 61-70. https://doi.org/10.1007/978-3-031-38126-3_7
- Muratov K.R. Accounting for the Rigidity of Steel Cables When Assessing Their Tension Force Based on the Results of Measuring the Frequency of Natural Vibrations / K. R. Muratov, V. F. Novikov, S. M. Kulak [et al.] // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2023. – Vol. 59, No. 2. – р. 141-148. https://doi.org/10.1134/S1061830923700250
- Pirogov S.P., Cherentsov D.A., Ustinov N. & Smolin N. Study of the stress-strain state of a flexible tubular element of the working body of a tillage machine. E3S Web of Conferences 380, 01009 (2023) STDAIC-2022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338001009
- S.P. Pirogov, D.A. Cherentsov, N.N. Ustinov, and A.S. Martynenko. Simulation of a tubular cultivator rack of tillage machines under static and dynamic loads. E3S Web of Conferences 390, 06001 (2023) AGRITECH-VIII 2023, https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339006001
- Спасибов В.М., Земенков Ю.Д., Бастриков С.Н., Земенкова М.Ю., Чижевская Е.Л. Многоуровневая техническая диагностика как инструмент управления безопасностью и надёжностью объектов нефтегазовой отрасли // ANAS Transactions, Earth Sciences 2 / 2023, 89‐98. https://doi.org/10.33677/ggianas20230200105
- Черенцов Д.А. Определение частот свободных колебаний надземных участков трубопроводов, транспортирующих несжимаемую жидкость / Д.А. Черенцов, С.П. Пирогов // Известия вузов, Нефть и газ. 2023, №3, с. 85-94. DOI: 10.31660/0445-0108-2023-3-84-94
- Чижевская Е.Л. Совершенствование автоматизированной системы диспетчерского управления нефтетранспортным предприятием на основе искусственного интеллекта // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2023. № 5-6. 109-113 С. https://doi.org/10.24412/0131-4270-2023-5-6-00-00
- Kurushina, V., Postnikov, A., Franzini, G. R., & Pavlovskaia, E. (2022). Optimization of the wake oscillator for transversal VIV. Journal of Marine Science and Engineering, 10(2), 293. https://www.mdpi.com/2077-1312/10/2/293