Конечно-разностный метод расчета сравнивается со спектральным по пяти параметрам [6]:
– скорость сходимости,
– эффективность (затраты на расчет для заданной погрешности результата),
– граничные условия (точность конечно-разностных методов нарушается около границ за счет необходимости расчёта точек вне области течения, поэтому сетка корректируется вдоль границ и усложняется),
– разрывы (сглаживание разрывов при локальных ошибках),
– априорная оценка точности (для конечно-разностных методов точность сравнивается на сетках с разным числом конечных элементов).
Аналитические теории турбулентности строятся на статическом подходе к описанию турбулентности. Динамические параметры в этих теориях являются средними характеристиками течения потока.
Модели переноса турбулентности являются упрощенными моделями турбулентности с эмпирическими параметрами, получаемыми по результатам эксперимента. Динамика взаимодействия между масштабами турбулентной пульсации рассматривается ограниченно.
Метод прямого численного моделирования DNS – Direct Numerical Simulation предложен в работе Orszag, S. A., and Patterson, G. S. в 1972 г.
Многие авторы отмечают о том, что этот метод наиболее требователен к вычислительным ресурсам. Однако, в настоящее время существуют центры с суперкомпьютерами, выполняются параллельные вычисления и используются другие способы для выполнения затратных расчетов. На основании этого, метод DNS может быть внедрен в практику расчета проточной части насосов для получения наиболее точного результата расчета.
По методу DNS решаются уравнения Навье-Стокса напрямую непосредственно без применения моделей турбулентности (например, модели «k-ε») в отличие от других методов расчета.
При решении уравнений Навье-Стокса находят для любой точки в потоке скорость течения и давление. Результатом расчета по методу DNS является нахождение этих параметров потока.
По методу DNS возможно выполнение расчета течения для различных значений числа Re.
Существует модель однородной изотропной турбулентности, но с помощью её нельзя провести описание реального потока [6]. Существует модель локально изотропной турбулентности. Согласно этой модели турбулентные пульсации для мелких масштабов с большим числом Рейнольдса можно рассматривать как однородные изотропные. Колмогоров ввел гипотезу о том, что статический режим для мелких масштабов зависит от коэффициента вязкости k и скорости (средней) диссипации энергии ε.
Масштаб вихрей, на который влияет вязкость получается из этой гипотезы Колмогорова с учетом соображений размерности [6]:
Между масштабом больших вихрей L и масштабом мелких вихрей η, диссипация энергии ε определяет статистический режим турбулентности (так как вязкость влияет только на мелкие масштабы).
В терминах теории вероятностей описать явление турбулентности нельзя без использования общих гипотез, в основе которых эмпирические данные. Далее он указывает о том, что с использованием сложного экспериментального оборудования понимание процессов явления турбулентности улучшается.
__
Методики расчета проточной части по струйной теории Эйлера являются устаревшими и расчет необходимо выполнять методом конечных объемов в программном пакете.
Горизонтальный агрегат погружного насоса
Горизонтальные агрегаты погружных (скважинных) насосов, изготовленные в соответствии с требованиями API 610 (ГОСТ 32601), например, как указано в работе [13], могут использоваться в насосном парке нефтеперерабатывающих заводов.
ГОСТ 31840 определяет требования безопасности к погружным и полупогружным насосам. Эти требования аналогичны требованиям для полупогружных насосов, проектируемых по API 610 (ГОСТ 32601) в том числе по выбору систем торцовых уплотнений. Какие-либо препятствия для применения погружных насосов в нефтепереработке отсутствуют.
Такие агрегаты могут выглядят возможно конкурентоспособнее высоконапорных насосов типа НДМ за счет простоты конструкции и широкого диапазона напорной характеристики.
Такие горизонтальные агрегаты погружных насосов изначально использовались в нефтедобыче для поддержания давления пласта и других целей. Однако, конструктивно могут использоваться на нефтеперерабатывающих заводах.