Вісники НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2494
З 1961 р. у ХПІ видається збірник наукових праць "Вісник Харківського політехнічного інституту".
Згідно до наказу ректора № 158-1 від 07.05.2001 року "Про упорядкування видання вісника НТУ "ХПІ", збірник був перейменований у Вісник Національного Технічного Університету "ХПІ".
Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" включено до переліку спеціалізованих видань ВАК України і виходить по серіях, що відображають наукові напрямки діяльності вчених університету та потенційних здобувачів вчених ступенів та звань.
Зараз налічується 30 діючих тематичних редколегій. Вісник друкує статті як співробітників НТУ "ХПІ", так і статті авторів інших наукових закладів України та зарубіжжя, які представлені у даному розділі.
Переглянути
11 результатів
Результати пошуку
Документ Аналіз течії в шарошковому долоті при бурінні з використанням бурових розчинів на водній та вуглеводневій основі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шудрик, Олександр Леонідович; Шевченко, Наталія Григорівна; Рєзва, Ксенія Сергіївна; Петруняк, Марина Валентинівна; Бовкун, Віктор ОлександровичБуріння є основним видом збільшення кількості видобування вуглеводнів. В якості породоруйнівного інструменту при бурінні використовуються долота різних типів. При бурінні будь-яких свердловин на нафту та газ в якості робочої рідини використовуються бурові розчини. Течія даних типів рідин відрізняється від течії води, яка є нестисливим середовищем. Метою даної роботи є дослідження течії ньютонівської рідини води та двох типів бурових розчинів на водній основі, що описується степеневою моделлю неньютонівської рідини та на вуглеводневій основі – рідини типу Гершеля-Балклі. В роботі виконано побудову геометричної моделі шарошкового долота, побудовано розрахункову неструктуровану сітку об'єму рідини, що заповнює внутрішню область долота та задолотного простору. Проведено розрахунки тривимірної течії води, бурових розчинів на водній та вуглеводневих основах з допомогою відкритої платформи OpenFOAM. Виявлено, що під час течії рідин, що описуються неньютонівськими моделями, змінюється кінематична в'язкість рідини в залежності від швидкостей та напруг зсуву. Ще один важливим фактором використання неньютонівських рідин при бурінні свердловин є зменшення гідравлічних втрат під час їх течії. Це досягається за рахунок наявності певної структури рідини, ненульових значень напруг зсуву, змащуючих властивостей навіть при їх в'язкості, що в десятки разів перевищує в'язкість води. Представлено візуалізацію течії трьох типів рідин ньютонівської, неньютонівської степеневої та неньютонівської типу Гершеля-Балклі. Саме використання неньютонівських рідин дає зменшити вихороутворення і, як наслідок, також впливає на величину гідравлічних втрат в сторону їх зменшення.Документ Модифікація робочого колеса відцентрового насоса за допомогою САПР(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Наталія Григорівна; Лебединець, Денис ВіталійовичВ даний час під час проектування гідравлічних машин широко використовується спеціалізоване програмне забезпечення. У роботі представлено огляд сучасних програм, що використовують систему автоматизованого проектування відцентрових насосів. Сучасний підхід до проектування відцентрових насосів ґрунтується на спільному вирішенні прямої та зворотної задач теорії робочого процесу в гідромашинах. Метою роботи є розробка робочого колеса відцентрового секційного насосу на такі параметри: об'єм рідини 6 м³ на годину та напір 140 м. Насос використовується для подачі нафтової сировини до рекуператорів малої дистиляційної установки МДУ-20 нафтопереробного заводу. У секційному насосі є можливість компонувати пакети робочих коліс різного виконання. Відсутність у відкритому доступі геометричних розмірів робочого колеса відцентрового секційного насоса на потрібні параметри ускладнює вибір ефективного режиму роботи. Тому задача проектування та дослідження робочих коліс насоса типу ВНС за допомогою САПР у програмному середовищі ANSYS CFD є актуальною. У роботі використовується вільна академічна версія ANSYS CFD. У роботі представлено опис основних етапів проектування та дослідження відцентрового насоса. За струминною класичною теорією та результатами розрахунку в програмі Vista CPD були проаналізовані та обрані геометричні розміри та кінематичні параметри насоса. Загальний ККД насоса на попередньому етапі проектування сягає 50 %. На другому етапі вирішується пряма задача комп'ютерного 3D моделювання у програмному середовищі Ansys CFX – визначення гідродинамічних та енергетичних характеристик насоса. У роботі представлено результати чисельного дослідження трьох варіантів робочого колеса насоса, які використовуються для прогнозування режиму ефективної роботи відцентрового насоса.Документ Чисельні моделювання течії технологічної рідини у трубах колтюбінгової установки(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Наталія Григорівна; Калюжний, Владислав Володимирович; Андрієвська, Вікторія СергіївнаНа сьогоднішній день одним із сучасних напрямків є використання технологій колтюбінгу та вдосконалення складу промивних агентів (рідин). Розглянуто особливості технологічних ділянок колтюбінгу – спіральне укладання труб, співвідношення основних розмірів гнучких труб, барабана та напрямного сектора. Наявність транспортера труб дає особливу відповідальність задля забезпечення переміщення колони гнучких труб у заданому діапазоні навантажень. Довжина труб сягає 5000 м. Радіальні розміри свердловини 150 мм. Перераховано етапи визначення основних параметрів насосної установки для подачі технологічної рідини до свердловини. При проведенні технологічних операцій насос повинен долати гідродинамічні втрати прямої та зворотної подачі рідини у свердловину. Необхідно враховувати можливість порушення співвісності циліндричних труб. Для проведення технологічних операцій інтенсифікації видобутку нафти використовують багатокомпонентні технологічні рідини. Наявність хімічних та полімерних добавок у рідині істотно впливає на властивості водних та вуглеводневих систем, утворює гелі різної щільності, в'язкості та реології. Відомо, що навіть незначний вміст полімерних добавок у розчині (6–30 г/л) призводить до неньютонівської поведінки промивної рідини в трубах свердловини. У роботі використовуються експериментальні дані, отримані компанією ТОВ "Регіон" України. Для чисельного моделювання гідродинамічних характеристик технологічної рідини використовуються лінійні та нелінійні моделі в'язкої рідини. У всіх випадках розглядався перебіг, що встановився. У зв'язку з тим, що у роботі використовується академічна версія пакету ANSYS CFD з обмеженими можливостями за кількістю осередків, розрахункові області вибрано за спрощеними схемами. Розглянуто схеми: спіраль – напрямна – пряма труба, лише спіральна частина намотування труби на барабан, кільцевий простір між циліндричними трубами з можливим ексцентриситетом. Результати численних досліджень застосовуються для прогнозування гідравлічних коефіцієнтів опору в трубах та характеристик насосного обладнання для подачі технологічної рідини у свердловину. Також результати можна використовувати для перевірочних розрахунків міцності колони гнучких труб для небезпечних перерізів.Публікація Аналіз насосних агрегатів для розриву нафтових пластів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гасюк, Олександр Іванович; Цента, Євген Миколайович; Шевченко, Наталія ГригорівнаНаведено основні короткі відомості про насосні установки для гідравлічного розриву пласта, створені в різних країнах, взяті з сайтів заводів та фірм-виробників, довідкової літератури. В даний час для гідравлічного розриву пласта застосовуються спеціальні насосні установки, які змонтовані на різних монтажно-транспортних шасі, що забезпечують повний привід. Наведено основні технічні характеристики установок, що дають лише загальну оцінку виробу без схеми встановлення та переліку елементної бази реалізації. З метою зіставлення насосних установок різних фірм таблиці побудовані за однойменними показниками. Запропоновано вирішальний критерій, що відображає сукупність енергетичних та масогабаритних характеристик, компактність. Він дозволяє обґрунтувати подальший розвиток, який буде пов'язаний із гідроприводними насосними агрегатами, тобто з більш широким використанням сучасних гідромашин та гідроапаратури. Слід зазначити, що установка для гідравлічного розриву пласта являє собою в цілому динамічну машину, робота якої супроводжується нестаціонарними процесами руху технологічної рідини в свердловині, в пласті, що розривається, при дії пластового тиску на глибинах понад 1500 м. При цьому при розробці насосного агрегату використовувалася нова конструкція регульованого аксіально-поршневого насоса АНП-500 з робочим об'ємом 500 см 3 /об та тиском 35 МПа, що розроблений у НДІ Гідропривід (м. Харків). Огляд відомих джерел показав, що подальше вдосконалення, розвиток та підвищення ефективності насосних установок та агрегатів для гідравлічного розриву пласта стає актуальною проблемою нафтогазової промисловості. Ця проблема може бути вирішена шляхом обґрунтованого вибору приводу; забезпечення плавного регулювання подачі; суттєвого зниження пульсації подачі та тиску суміші, що надходить у свердловину; зменшення маси та габаритів.Документ Експериментальні та чисельні дослідження в гнучких трубах колттюбінгових установок з обліком реології технологічної рідини(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Шевченко, Наталія Григорівна; Шудрик, Олександр Леонідович; Лучанінов, Костянтин Миколайович; Андрієвська, Вікторія СергіївнаАктуальним напрямом економічного розвитку країни є інтенсивне нарощування видобутку вуглеводнів на території України, запровадження нових сучасних технологій та підвищення ефективності роботи енергетичного обладнання. Одним із сучасних напрямів, що використовуються в нафтогазовій промисловості, є застосування спеціалізованого обладнання установок колтюбінгу. Також з розвитком технологій буріння свердловин та інтенсифікації видобутку нафти з'являються сучасні багатокомпонентні промивальні (технологічні) рідини. Потреба в полімерах заснована на їх здатності впливати на властивості водних і вуглеводневих систем і утворювати гелі різної щільності, в'язкості та реології. Полімерні системи набули широкого поширення за рахунок високих очисних, транспортуючих та утримуючих властивостей. Широко відомі полімерні системи технологічних розчинів на основі ксантанової камеді. Розглянуто узагальнену інформацію про реологічні показники рідин, що використовуються для інтенсифікації роботи нафтогазових свердловин. Основними реологічними показниками досліджуваної рідини є напруга зсуву та швидкість деформації середовища. Ці показники визначаються за допомогою ротаційного віскозиметра OFITE 900. Представлені результати кспериментальних досліджень властивостей водного розчину з різними концентраціями ксантанової камеді від 0,6 до 8 г/л. Дослідження показало, що водний розчин з камеді створює неньютонівську поведінку рідини. Коефіцієнти реологічної моделі розчину були отримані шляхом апроксимації лабораторних даних. Для чисельного моделювання гідродинамічних характеристик полімерної системи використовуються нелінійна модель в'язкої рідини та модель із запровадженням ефективної в'язкості. Результати досліджень показників реології полімерної системи застосовуються для визначення режиму перебігу рідини, прогнозування гідравлічних коефіцієнтів опору в трубах та енергетичних характеристик насосного обладнання для подачі технологічної рідини у свердловину. Представлені експериментальні та розрахункові залежності впливу полімерних добавок на опір руху рідин у гнучких трубах колтюбінгової установки. Проведено аналіз експериментальних та численних гідродинамічних досліджень. Для чисельного моделювання гідродинаміки неньютонівської поведінки рідини у трубах використовується відкрита інтегрована платформа OpenFOAM.Документ Проектування відцентрового насоса за допомогою програмного забезпечення AxSTREAM®(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Шевченко, Наталія Григорівна; Іващенко, Владислава Юріївна; Рублевський, Євген Юрійович; Закора, Олександр ОлександровичУ роботі використовується програмне забезпечення AxSTREAM® компанії SoftInWay (США) для проектування турбомашин. Національний технічний університет "ХПІ" (м. Харків) отримав право на використання ліцензійного програмного забезпечення та документації торгової марки AxSTREAM® в освітньому процесі. Результати комп'ютерного моделювання та чисельних досліджень отримано у процесі підготовки магістрів за програмою "Галузеве машинобудування". У роботі використовується сучасний підхід до проектування проточних частин гідравлічних машин. Цей підхід заснований на спільному вирішенні прямої та зворотної задач гідродинаміки. Проведено тестування роботи інтерфейсу середовища AxSTREAM® для вирішення задач проектування, розрахунку та оптимізації проточних частин гідравлічних машин. Розглянуто модуль попереднього проектування в система AxSTREAM®. Наведено інформацію про особливості проектування та чисельне дослідження перебігу в'язкої стисливої рідини в проточній частині відцентрового насоса. У роботі отримано проект відцентрового насоса на задані технічні умови. Проведено розрахунки енергетичних параметрів відцентрового насоса. Проведено дослідження впливу обточування робочого колеса на енергетичні характеристики насоса. Виконано розрахунок просторової течії у проточній частині робочого колеса насоса НК 65/35-70. Подано порівняння результатів розрахунків за обома методами з експериментом. Підтверджено доцільність використання напівемпіричних моделей для отримання попередніх наближень щодо оптимізації проточної частини. Проведено огляд сучасних пакетів обчислювальної гідродинаміки.Документ Вплив складу та реології нафтової продукції на роботу штангової насосної установки(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шевченко, Наталія Григорівна; Фатєєва, Надія Миколаївна; Іващенко, Владислава Юріївна; Фатєєв, Олександр МиколайовичРозглянуто експлуатацію нафтових свердловин із застосуванням штангових глибинних насосів. Досліджено, що склад і властивості середовищ, що перекачуються, істотно впливають на робочі параметри насосного обладнання, приводять до підвищення енергетичних витрат на підйом продукції, зриву подачі та іншим технічним проблемам. Продукція свердловин є суміш нафти, води та газу – газорідинна суміш. Зміна пластових умов (тиск та температура) уздовж свердловини змінює об'ємну частку вільного/розчиненого газу у нафті та фізичні властивості газорідинної суміші. Проведено огляд промислових реологічних показників водонафтової суміші при механізованому видобутку нафти. Аналіз показав, що зміна об'ємної концентрації води в нафті у діапазоні 50–80 % сприяє зміні реологічних показників та приводить до підвищенняв'язкості. Прийнято допущення, що нелінійну в'язку модель водонафтової емульсії типу Гершеля-Балклі можна описати узагальненою ньютонівської моделлю з введенням ефективної в'язкості. Для дослідження складу нафтової продукції на ефективність роботи насосної установки розглянуто наступні взаємопов'язані задачі. Перша – визначити залежності зміни гідродинамічних характеристик нафтогазового потоку у свердловині, динамічного рівня та місця установки насоса. На пластові умови на прийомі у насос провести розрахунки робочих характеристик штангового насоса. Для обраної конструкції колони штанг визначити напругу у точці підвісу штанг – перевірка забезпечення міцності. Розрахувати основні енергетичні показники всієї насосної установки. Розв'язання цих завдань виконано за допомогою програмного комплексу. У роботі удосконалена методика визначення ефективної в'язкості з урахуванням зміни реології промислових даних. У роботі проведено дослідження зміни об'ємної долі вільного газу та води у нафтогазової продукції на глибину установки насоса, динамічний рівень, тиск у насосі, режимні параметри насоса. Надано результати аналізу впливу зміни структурної в'язкості водонафтової продукції на параметри всієї насосної установки.Документ Прогнозування режиму роботи багатоступеневого відцентрового насосу при реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шевченко, Наталія Григорівна; Шудрик, Олександр Леонідович; Фатєєва, Надія Миколаївна; Фатєєв, Олександр Миколайович; Пономарьов, Владислав АнатолійовичУ реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин продукцією заглибних насосів є суміш пластової нафти, води та газу – газорідинна суміш. Проведено інформаційний огляд роботи заглибних відцентрових насосів на реальні умови експлуатації. Розглянута математична модель сумісної роботи пласта, свердловини та заглибного насоса. Для прогнозування режиму роботи насоса у нафтової свердловини були розглянуті наступні задачі: визначення фізичних характеристик газорідинної суміші при відповідних термодинамічних умовах; розподіл тиску по свердловині від вибою до гирла та й у насосно-компресорних трубах; визначення оптимальної глибини установки насоса з урахуванням вхідного об'ємного вмісту газу; перерахунок енергетичних характеристик електропровідного відцентрового насоса на пластові умови експлуатації; визначення режиму сумісної роботи свердловини та електропровідного відцентрового насоса за фактичними даними роботи свердловини. За допомогою інтегрованого середовища розробки вільного програмного забезпечення Lazarus створено автономні модулі з графічним інтерфейсом. Вихідні дані можна ввести вручну або імпортувати із зовнішнього текстового файлу. Результати розрахунків представлені у вигляді графіків, а також є можливість вивести в файли для подальшого їх аналізу. Проведено адаптацію програмних модулів для умов експлуатації свердловин НГВУ «Охтирканафтогаз». Проведена оцінка впливу глибини установки насоса на режим роботи насоса та його енергетичні параметри. У роботі удосконалена математична модель визначення енергетичних характеристик багатоступеневого відцентрового насосу. Рух нафтогазової суміші у багатоступеневому насосі характеризується безперервним зростанням тиску й температури, зміною дійсної об'ємної фази газу, в'язкості, щільності уздовж насоса. У зв'язку із цим, для розрахунків енергетичних характеристик багатоступеневого насоса необхідно дотримуватися перерахування гідродинамічних параметрів потоку кожної ступені вздовж насосу. Прийнято, що процес розчинення газу аналогічний процесу розгазування. Проведено дослідження трьох варіантів компоновки ступенів заглибного відцентрового насоса, що дозволило отримати підвищення енергетичних показників насоса.Документ Динамічний аналіз позиційних пневмоагрегатів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Фатєєв, Олександр Миколайович; Фатєєва, Надія Миколаївна; Шевченко, Наталія ГригорівнаРозглянуто аналіз динаміки позиційного пневмоагрегата, реалізованого на дискретній апаратурі. Для цього розроблено математичну модель роботи системи позиційних пневмоагрегатів з програмованими електронними блоками управління, що дозволяє враховувати особливості системи пневмоагрегатів, й включає математичні моделі виконавчого механізму, модель ліній управління й модель системи управління з врахуванням реального масштабу часу. В результаті досліджень розроблено методику оцінки функціональних можливостей пневмоагрегата, з точки зору його динаміки, що дозволяє оцінити в якій мірі даний пневмоагрегат може забезпечити виконання потрібних за технологічним процесом характеристик, таких як: швидкодія, вантажопідйомність, точність відпрацювання задаючого сигналу та ін. Ця задача була вирішена на базі зворотної задачі динамічного розрахунку пневмоагрегата, яка полягала в знаходженні конструктивних параметрів за заданими технічними характеристиками, для цього була визначена функція позиціювання, що описується для семи та одинадцяти інтервалів руху і яка відповідає таким вимогам позиційного пневмоагрегата: нерозривність значень основних параметрів руху – переміщення, швидкості, прискорення; стійкість розгону і гальмування, що полягає в рівності нулю значень швидкості і прискорення в початковий і кінцевий моменти руху; мінімальність перевантажень, що складається в забезпеченні мінімальності значень прискорення протягом усього періоду руху пневмоагрегата; максимальна продуктивність, що полягає в забезпеченні мінімальності часу руху. На підставі функції позиціювання отримано закони руху вихідної ланки позиційного пневмоагрегата, що дозволяє забезпечити задані технічні характеристики, та забезпечує плавний розгін вихідної ланки пневмоагрегата, потім його рух із постійною швидкістю та плавне гальмування із зупинкою в точці позиціювання. Для використання отриманих результатів при проектуванні розроблена програма в середовищі MATLAB.Документ Исследование течения жидкости в зоне «спираль – статор» гидротурбины РО 310 с плоскими кольцами статора(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Шевченко, Наталья Григорьевна; Гришин, Александр Мефодиевич; Коваль, Елена СергеевнаРассматривается один из ответственных узлов гидроагрегата – узел «спиральная камера – статор». Статор гидротурбины является подводящим элементом проточного тракта гидротурбины, который участвует в формировании потока перед рабочим колесом. В работе рассмотрена конструкция статора с плоскими кольцами, колонны которых вдвинуты в спиральную камеру. Такая конструкция статора позволяет сохранить основные габаритные размеры спирали в плане для гидротурбин с встроенным кольцевым затвором. Информационный анализ показал, что наряду с конструктивными и технологическими преимуществами, применение колец статора колонны, которые вдвинуты в спиральную камеру, имеют гидродинамические недостатки. При рассматриваемой конструкции узла «спираль – статор с плоскими кольцами», деформируется эпюра меридиональной составляющей скорости. В итоге могут увеличиться потери энергии, связанные с отрывом потока и вторичными течениями в спиральной камере. Представлены гидродинамические исследования структуры потока в зоне спираль статор с плоскими кольцами – экспериментальные и численные расчеты. Предлагается для исследования формы колец статора провести расчет осесимметричного течения в ограниченной расчетной зоне «спираль – статор» гидротурбины с использованием двухслойной модели движения вязкой жидкости. Приведены экспериментальные данные замера давления на поверхности колец статора. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дает качественное совпадение. Для трех вариантов колец статора в работе проведен расчет пограничного слоя. Результаты показали, что максимальное загромождение пограничного слоя канала статора достигает 5,2 %. Для исследуемых вариантов колец статора местного отрыва пограничного слоя не наблюдается. Проведены расчеты профильных и ударных потерь в решетке колонн статора для исследуемой конструкции подвода гидротурбины.