شمدلسازی عددی پدیدهی تولید ماسه به کمک همبستهسازی روشهای اجزای مجزا و شبکه بولتزمن | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| دوره 54، شماره 1، فروردین 1401، صفحه 53-74 اصل مقاله (2.5 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2021.18019.6739 | ||
| نویسندگان | ||
| سیاوش هنری؛ سید احسان سیدی حسینی نیا* | ||
| دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. | ||
| چکیده | ||
| پدیده تولید ماسه سالانه هزینهی گزافی را به صنعت نفت تحمیل میکند و در این پژوهش، به شبیهسازی عددی این پدیده پرداخته شده است. هدف از این پژوهش، علاوه بر شناخت کاملتر سازوکار ریزمقیاس تولید ماسه در تودههای ماسهای تحکیمنیافته (فاقد چسبندگی)، بررسی اثرگذاری دو عامل تنش همه جانبه و فشار سیال است. از روشهای اجزای مجزا برای مدلسازی توده و روش شبکهی بولتزمن جهت شبیهسازی رفتار جریان سیال از میان محیط متخلخل خاکی استفاده شد و اندرکنش جریان سیال و محیط دانهای با استفاده از روش مرز متحرک مستغرق همبسته گردید. با توسعه یک برنامه رایانهای، پدیدهی تولید ماسه تحت جریان شعاعی سیال در دو بُعد شبیهسازی شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار تنش همه جانبه، مقدار ماسهی تولیدی و نرخ تولید ماسه افزایش مییابد. همچنین، پس از شروع تولید ماسه و افزایش تعداد سیکلهای محاسباتی، به دلیل تشکیل کمان ماسهی پایدار در اطراف حفرهی مرکزی چاه، نرخ تولید ماسه در تمام نمونهها کاهش مییابد. کمانهای ماسهای مستعد فروپاشی بوده و پس از ناپایداری هر یک از آنها، کمان جدید با قطری بزرگتر جایگزین کمان قبل میشود. با بررسی چگونگی تولید ماسه با مقادیر گوناگون افت فشار سیال مشخص گردید که علیرغم تأثیر اندک مقدار فشار سیال بر تولید ماسه در تنشهای کم، در سطوح تنش بالا افزایش اختلاف فشار سیال سبب افزایش فرسایش ذرات (بیش از دو برابر، با افزایش 50 درصدی فشار سیال) میشود. این مطالعه نشان داد مدل همبستهی اجزای مجزا - شبکهی بولتزمن در حالت دو بُعدی، میتواند سازوکار حاکم بر پدیدهی تولید ماسه را به خوبی بیان کند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| جریان شعاعی؛ تولید ماسه؛ روش اجزای مجزا؛ روش شبکه بولتزمن؛ کمان ماسه | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,090 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,299 |
||
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 465 |
| تعداد مقالات | 5,835 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,755,798 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 7,363,171 |