Моделювання технологічних об'єктів із застосуванням пакету прикладних програм MATLAB і Simulink

Abstract

У статті розглянуто теоретичні засади та практичні аспекти моделювання технологічних об’єктів із використанням пакету прикладних програм MATLAB і Simulink. Показано структурну організацію системи, її основні інструменти та можливості чисельного аналізу динамічних, гідравлічних і теплотехнічних процесів. Наведено приклади застосування MATLAB у розрахунках реальних інженерних задач нафтогазової галузі, зокрема: визначення втрат тиску у трубопроводі за рівнянням Дарсі–Вейсбаха, розрахунок дебіту свердловини за формулою Дюпюї та оцінку витікання газу через дросель на основі рівняння Бернуллі. Результати симуляцій у середовищі MATLAB підтвердили узгодженість чисельних методів із аналітичними моделями, що демонструє високу адекватність програмного пакета для освітніх, дослідницьких та інженерних цілей. Проведений аналіз доводить ефективність MATLAB як універсального інструменту для візуалізації, аналізу та оптимізації процесів у нафтогазовому виробництві, а також як методологічної платформи для навчання майбутніх фахівців у галузі енергетичних технологій. The article considers the theoretical principles and practical aspects of modeling technological objects using the MATLAB and Simulink application software packages. The structural organization of the system, its main tools and capabilities for numerical analysis of dynamic, hydraulic and thermal processes are shown. Examples of the use of MATLAB in calculations of real engineering problems in the oil and gas industry are given, in particular: determining pressure losses in the pipeline using the Darcy–Weisbach equation, calculating the well flow rate using the Dupuy formula and estimating gas leakage through a choke based on the Bernoulli equation. The results of simulations in the MATLAB environment confirmed the consistency of numerical methods with analytical models, which demonstrates the high adequacy of the software package for educational, research and engineering purposes. The analysis proves the effectiveness of MATLAB as a universal tool for visualization, analysis and optimization of processes in oil and gas production, as well as as a methodological platform for training future specialists in the field of energy technologies.