МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ІМПАКТНОЇ СТРУМИНИ ТЕПЛОНОСІЯ В ПРОЦЕСІ ТЕРМІЧНОГО РОЗШИРЕННЯ СВЕРДЛОВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine15.03.017Ключові слова:
математична модель, термічне розширення, свердловина, струмина теплоносіяАнотація
Вступ. Порівняно з іншими способами термічного руйнування гірських порід, руйнування породи за допомогою
струмини низькотемпературної плазми відрізняється поширенням тріщин в породі на значну глибину, високими
значеннями коефіцієнта тепловіддачі та питомого теплового потоку, спрощеною системою автоматизації та дистанційного управління, компактністю застосовуваного термоінструменту.
Проблематика. Можливості аналітичного визначення оптимальних параметрів термічного впливу на гірські
породи обмежені розв’язанням рівнянь термопружності та контактних задач теорії міцності. Така постановка задачі є
неприйнятною через складність врахування суттєвої зміни фізичних та теплофізичних властивостей гірських порід
в процесі їх нагрівання та механічного навантаження. Зважаючи на це, очевидною є необхідність розробки математичної моделі, яка дозволяє визначити основні газодинамічні характеристики струмини теплоносія в процесі термічного розширення свердловини.
Мета. Розробка математичної моделі розрахунку газодинамічних характеристик (тиск, густина, швидкість руху) теплоносія при його русі вздовж поверхні свердловини в процесі її термічного розширення.
Матеріали й методи. Математичне моделювання процесу течії вільної та імпактної струмини теплоносія з
використанням ПЕОМ.
Результати. Експериментальними дослідженнями підтверджено адекватність розробленої математичної моде лі
розрахунку газодинамічних характеристик (тиск, густина, швидкість руху) теплоносія при його русі вздовж поверх ні
свердловини в процесі її термічного розширення.
Висновки. Отримані результати можуть бути використані для моделювання газодинамічних характеристик при
застосуванні термоінструмента з дуговим електричним розрядом в інших технологіях термічної обробки та руй нування матеріалів.
Посилання
Bazargan, M., Gudmundsson, A., Meredith, P., Browning, J. & Inskip, N. (2015, June). Wellbore instability during plasma torch drilling in geothermal reservoirs. 49th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium, San Francisco.
Brkic, D., Kant, M., Meier, T., Schuler, M. & von Rohr, R. (2015, April). Influence of Process Parameters on Thermal Rock Fracturing under Ambient Conditions. World Geothermal Congress, Melbourne.
Meier, T., May, D., von Rohr, P. (2016). Numerical investigation of thermal spallation drilling using an uncoupled quasi-static thermoelastic finite element formulation. Journal of Thermal Stresses, 39(9), 1138-1151.
https://doi.org/10.1080/01495739.2016.1193417
Walsh, S., Lomov, I. (2013). Micromechanical modeling of thermal spallation in granitic rock. International Journal of Heat and Mass Transfer, 65, 366-373.
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.05.043
Potter, R., Potter, J., Wideman, T. (2010). Laboratory study and field demonstration of hydrothermal spallation drilling. Geothermal Resources Council Transactions, 34, 249–252.
Stacey, R., Sanyal, S., Potter, J., Wideman, T. (2011). Effectiveness of selective borehole enlargement to improve flow performance of geothermal wells. Geothermal Resources Council Transactions, 35, 239–245.
Wideman, T., Sazdanoff, N., Unzelman-Langsdorf, J., Potter, J. (2011). Hydrothermal spallation for the treatment of hydrothermal and EGS wells: a cost-effective method for substantially increasing reservoir production and flow rates. Geothermal Resources Council Transactions, 35, 283–285.
Kleshchov, А. Y., Terentiev, O. M. (2014). Model eksperementalnykh doslidzhen ruinuvannia porody induktyvnoiu plazmoiu. Energetyka. Tekhnologiia, ekonomika, ekologiia, Spets. vyp., 51–54 [in Ukrainian].
Terentiev, O. M., Kleshchov, А. Y., Hontar, P. (2015). Planuvannia eksperymentu ruinuvannia krystalichnykh struktur potokamy induktyvnoi plazmy. Visnyk Ternopilskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, 1, 134–142 [in Ukrainian].
Wu, R., Osawa, M., Yokokawa, T., Kawagishi, G., Harada, H. (2010). Degradation mechanisms of an advanced jet engine service-retired TBC component. Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 4(2), 119-130.
https://doi.org/10.1299/jmmp.4.119
Renusch, D., Rudolphi, M., Schütze, M. (2010). Software tools for lifetime assessment of thermal barrier coatings. Part I - Thermal ageing failure and thermal fatigue failure. Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 4(2), 143-154.
https://doi.org/10.1299/jmmp.4.143
Yao, M., He, Y., Zhang, W., Gao, W. (2005). Oxidation resistance of boiler steels with Al2O3-Y2O3 nano- and micro-composite coatings produced by sol-gel process. Materials Transactions, 46(9), 2089-2092.
https://doi.org/10.2320/matertrans.46.2089
Bulat, А., Voloshyn, O., Zhevzhik, O. (2013). Plasma reactor for thermochemical preparation of coal-air mixture before its burning in the furnaces. Mining of Mineral Deposits, 39-44.
https://doi.org/10.1201/b16354-8
Kihara, H., Hatano, M., Nakiyama, N., Abe, K., Nishida, M. (2006). Preliminary studies of spallation particles ejected from an ablator. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, 49(164), 65-70.
https://doi.org/10.2322/tjsass.49.65
Abramovich, G. N. (1991). Prikladnaya gazovaya dinamika. Moskva: Nauka.
Lukhtura, F. I. (1993). Odnomernaya teoriya sverkhzvukovykh neraschetnykh struy gaza. Izvestiya AN SSSR. Seriya Mekhanika zhidkosti i gaza, 1, 48–56 [in Russian].
Mozhayeva, Zh. P. (1978). Research of hydrodynamics and heat exchange at interaction of an axisymmetric turbulent jet with the barrier located under various corners to a stream. PhD (Tech.). Moscow [in Russian].
Antsupov, A. V. (1974). Issledovaniya parametrov neraschetnoy sverkhzvukovoy strui gaza. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 44(2), 372–379 [in Russian].
Abramovich, G. N., Girshovich, T. A., Krasheninnikov, S. Yu. (1984). Teoriya turbulentnykh struy. Moskva: Mashinostroyeniye.
Savin, V. K., Mozhayeva, Zh. P. Aralov, A. D. (1975). Gidrodinamicheskiye issledovaniya pogranichnogo sloya pri struynom obtekanii plastiny. Izvestiya vysshykh uchebnykh zavedeniy. Seriya Mashinostroyeniye, 9, 76–80 [in Russian].
Yudayev, B. N., Mikhaylov, M. S., Savin, V. K. (1977). Teploobmen pri vzaimodeystvii struy s pregradami. Moskva: Mashinostroyeniye.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
