tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2025-6-117-133THMTVItumnig-1379Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТАDESIGNING, CONSTRUCTION AND OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT SYSTEMПроектирование объектов нефтегазовой инфраструктуры с учетом данных аэродинамического моделированияDesign of oil and gas infrastructure facilities taking into account aerodynamic modeling datahttps://orcid.org/0000-0002-6722-459XЧепурП. В.ChepurP. V.

Чепур Петр Владимирович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой строительной механики

Web of Science Researcher ID: L-1887-2015;

SCOPUS ID: 56491219700

Тюмень

Petr. V. Chepur, Сandidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Structural Mechanics

Web of Science ResearcherID: L-1887-2015;

SCOPUS ID: 56491219700

Tyumen

chepur_p_v@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4606-2544МолокитинаН. С.MolokitinaN. S.

Молокитина Надежда Сергеевна, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ИКЗ ТюмНЦ СО РАН, эксперт

Web of Science Researcher ID: H-9799-2016;

SCOPUS ID: 56014158700

Тюмень

Nadezhda S. Molokitina, Candidate of Engineering Sciences, Leading Researcher at the Earth Cryosphere Institute, Tyumen Scientific Centre of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS), Expert

Web of Science Researcher ID: H-9799-2016;

SCOPUS Author ID: 56014158700

Tyumen

СтароверовД. И.StaroverovD. I.

Староверов Дмитрий Игоревич, студент

Тюмень

Dmitry I. Staroverov, Student

Tyumen

https://orcid.org/0000-0001-9165-252XБергВ. И.BergV. I.

Берг Владимир Иванович, кандидат технических наук, доцент Центра проектного обучения, Высшая инженерная школа EG

Author ID: 727278

Тюмень

Vladimir I. Berg, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Center for Project-Based Learning, Graduate School of Engineering EG

Tyumen

bergvi@tyuiu.ruIndustrial University of TyumenRussian FederationТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20251901202606117133Copyright © Чепур П.В., Молокитина Н.С., Староверов Д.И., Берг В.И., 20262026Чепур П.В., Молокитина Н.С., Староверов Д.И., Берг В.И.Chepur P.V., Molokitina N.S., Staroverov D.I., Berg V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1379

В статье рассмотрен комплексный подход проектирования объектов нефтегазового комплекса, реализация которого позволит повысить надежность и срок эксплуатации объектов нефтегазовой инфраструктуры в суровых климатических условиях. Представлены данные аэродинамического моделирования, на основании которых выполнена оценка распределения ветровых потоков и определены потенциальные зоны накопления снега. Полученные данные крайне важны для прогнозирования изменения состояния многолетнемерзлых грунтов, и, как следствие, предотвращения деформации фундаментов и снижения эксплуатационных рисков. На основании методов гидродинамического моделирования (CFD, модуль CFX) и использования программ ANSYS и Solidworks произведены расчеты, позволившие определить распределение статического и динамического давлений ветра на поверхностях сооружений и идентифицировать участки турбулентности. В рамках моделирования были сформулированы гипотезы, характеризирующие особенности снегонакопления вблизи объектов нефтегазовой инфраструктуры. Анализ подтвердил положительный эффект и необходимость интеграции аэродинамического моделирования в процесс проектирования нефтегазовой инфраструктуры с целью повышения эксплуатационной надежности сооружений. На основании результатов были выявлены ключевые закономерности перераспределения снеговых нагрузок и влияния ветровых потоков при изменении расположения объектов друг относительно друга и относительно преобладающих направлений ветра согласно розе ветров рассматриваемой территории. Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по оптимизации расположения зданий и сооружений с целью снижения снегонакопления на примере рассматриваемых объектах. Предложены направления дальнейших исследований, которые необходимо провести с целью верификации данных, получаемых методом аэродинамического моделирования и фактического снегонакопления на объектах, с целью успешного внедрения рассматриваемых подходов в бизнес-процессы нефтегазодобывающей отрасли.

The authors of this article consider a comprehensive approach to designing oil and gas infrastructure that aims to enhance reliability and extend the service life of these structures in harsh climatic conditions. The article cites data from aerodynamic simulations, based on which the re searches assessed wind flow distribution and identified potential zones for snow accumulation. This information is essential for predicting changes in permafrost soil conditions, helping to pre-vent foundation deformations and reduce operational risks. Using computational fluid dynamics (CFD) methods and software programs such as ANSYS and SolidWorks, the authors performed calculations to determine the distribution of static and dynamic wind pressures on structural surfaces and to identify turbulence areas. Within the framework of the modeling process the researches formulated hypotheses to characterize the identities of snow accumulation near oil and gas infrastructure. The analysis confirmed the positive effect and necessity of integrating aerodynamic simulation into the design process of oil and gas infrastructure to enhance the operational reliability of structures. The results highlighted key patterns in snow load redistribution and the effect of wind flows based on the relative positions of objects and the prevailing wind directions, as out-lined in the wind rose for the studied region. The authors see practical significance of this study in formulating recommendations for optimizing the placement of buildings and structures. According to their plan, these recommendations allow to minimize snow accumulation, demonstrated through specific case studies. In conclusion, the researchers suggest further study directions to validate the aerodynamic modeling data against actual snow accumulation at the sites, to effectively integrate these insights into the business processes of the oil and gas extraction industry.

нефтегазовая инфраструктурааэродинамическое моделированиечисленные методыCFDснегопереносоптимизация расположения объектовoil and gas infrastructureaerodynamic modelingnumerical methodsCFDsnow transportReferencesЧепур, П. В. Особенности деформирования крупногабаритных резервуаров со стационарной крышей при неосесимметричном воздействии ветровой нагрузки / П. В. Чепур, А. А. Тарасенко. – Текст : непосредственный // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 12–1. – С. 97–102.Chepur, P. V., Tarasenko, A. A. (2015). Features of fixed roof tanks deformation effects in axisymmetric wind load. Fundamental research, 12(1), pp. 97-102. (In Russian).Тарасенко, А. А. Оценка работоспособности крупногабаритного резервуара РВСПК-100000 при образовании зоны неоднородности грунтового основания / А. А. Тарасенко, П. В. Чепур, Ю. Гуань. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 4. – С. 134–136.Tarasenko, A. A., Chepur, P. V., & Guan, Yu. (2016). Performance evaluation of large tank RVSPK-100000 in development of differential settlement area. Oil industry, (4), pp. 134-136. (In Russian).Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий с учетом аэродинамических аспектов / М. К. Михайлова, В. С. Далинчук, А. В. Бушманова, Л. В. Доброгорская. – DOI 10.18720/CUBS.49.4. – Текст : непосредственный // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2016. – № 10 (49). – С. 59–74Mikhailova, M. K., Dalinchuk, V. S., Bushmanova, A. V., & Dobrogorskaya, L. V. (2016). Design, construction and operation of high-rise buildings, taking into account the aerodynamic aspects. Construction of Unique Buildings and Structures, 10(49), рр. 59-74. (In Russian). DOI: 10.18720/CUBS.49.4Воронков, Л. С. Изменения климата и императивы круглогодичной деятельности в Арктике / Л. С. Воронков. – Текст : непосредственный // Ежегодник Института международных исследований Московского государственного института международных отношений (Университета) Министерства иностранных дел Российской Федерации. – 2015. – № 1(11). – С. 9–18. – EDN : VKQKEX.Voronkov, L. S. (2015). Izmeneniya klimata i imperativy kruglogodichnoi deyatelnosti v Arktike. Ezhegodnik Instituta mezhdunarodnykh issledovanii Moskovskogo gosudarstvennogo instituta mezhdunarodnykh otnosheniy (Universiteta) Ministerstva inostrannykh del Rossiyskoy Federatsii, 1(11), рр. 9-18. (In Russian).Афанасьев, В. А. Моделирование и оценка снеговых нагрузок на промышленные сооружения / В. А. Афанасьев, Д. М. Лебедев. – Текст : непосредственный // Известия вузов. Строительство. – 2020. – № 7. – С. 32–39.Afanasiev, V. A., & Lebedev, D. M. (2020). Modelirovanie i otsenka snegovykh nagruzok na promyshlennye sooruzheniya. Izvestiya vuzov. Stroitelstvo, (7), pp. 32–39. (In Russian).Сидоров, Н. К. Анализ моделей снегопереноса для промышленных объектов / Н. К. Сидоров. – Текст : непосредственный // Промышленная безопасность. – 2021. – № 4. – С. 22–29.Sidorov, N. K. (2021). Analiz modelei snegoperenosa dlya promyshlennykh obektov. Promyshlennaya bezopasnost, (4), рр. 22-29. (In Russian).Белостоцкий, А. М. Ветровое нагружение высотных зданий, сооружений, комплексов (предложение по актуализации свода правил) / А. М. Белостоцкий, И. Н. Афанасьева, П. А. Акимов. – DOI 10.22337/9785432302212-2017-104-114. – Текст : непосредственный // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2016 году : сборник научных трудов РААСН / Российская академия архитектуры и строительных наук. – Москва : Издательство АСВ, 2017. – С. 104–114.Belostotsky, A. M., Afanasyeva, I. N., & Akimov, P. A. (2017). Vetrovoe nagruzhenie vysotnykh zdanii, sooruzhenii, kompleksov (predlozhenie po aktualizatsii svoda pravil). In Fundamentalnye, poiskovye i prikladnye issledovaniya RAASN po nauchnomu obespecheniyu razvitiya arkhitektury, gradostroitelstva i stroitelnoi otrasli Rossiiskoi Federatsii v 2016 godu: Sbornik nauchnykh trudov RAASN. Moscow, ASV Publ., pp. 104-114. (In Russian). DOI: 10.22337/9785432302212-2017-104-114.Горчакова, О. С. Математическое исследование аэродинамических характеристик с использованием программного комплекса / О. С. Горчакова. – Текст : непосредственный // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2020. – № 3. – С. 58–61.Gorchakova, O. S. (2020). Mathematical research of aerodynamic characteristics using the software complex. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki, (3), рр. 58-61.(In Russian).Mahr, C. Optimization of a cloud chamber for the production of snow by CFD methods: Flow simulations using ANSYS fluent under given general conditions. – Теxt : electronic // Technische Universität Wien. – 2017. – URL: https://doi.org/10.34726/hss.2017.28493 (дата обращения : 01.03.2025).Mahr, C. (2017). Optimization of a cloud chamber for the production of snow by CFD methods: Flow simulations using ANSYS fluent under given general conditions. Technische Universität Wien. (In English). Available at: https://doi.org/10.34726/hss.2017.28493Tominaga, Y. CFD prediction of flow field and snowdrift around a building complex in a snowy region / Y. Tominaga, A. Mochida. – Text : direct // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. – 1999. – Vol. 81, Issue 1–3. – P. 273–282.Tominaga, Y., & Mochida, A. (1999). CFD prediction of flow field and snowdrift around a building complex in a snowy region. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 81(1-3), рр. 273-282. (In English).Bournet P.-E., Rojano F. Advances of Computational Fluid Dynamics (CFD) applications in agricultural building modelling: Research, applications and challenges / P. E. Bournet, F. Rojano. – DOI 10.1016/j.compag.2022.107277. – Text : direct // Computers and Electronics in Agriculture. 2022. – Vol. 201. – P. 107277.Bournet, P. E., & Rojano, F. (2022). Advances of Computational Fluid Dynamics (CFD) applications in agricultural building modelling: Research, applications and challenges. Computers and Electronics in Agriculture, (201), Р. 107277. (In English). DOI: 10.1016/j.compag.2022.107277Thiis, T. K. Numerical simulation of snow drift development on a gabled roof / T. K. Thiis, J. Potac. – Text : direct // Proceedings of the 7th European and African Conference on Wind Engineering. Amsterdam, the Netherlands. – 2011.Potac, J., & Thiis, T. K. (2011). Numerical simulation of snow drift development on a gabled roof. In The 13th International Conference on Wind Engineering. Amsterdam, the Netherlands. (In English).Numerical simulation of snow drifting around building model / X. Sun, C. Hon, Y. Wu, F. Fan. – Text : direct // Engineering Mechanics. – 2014. – Vol. 31, Issue. 4. – P. 141–146.Sun, X., Hon, C., Wu, Y. & Fan, F. (2014). Numerical simulation of snow drifting around building model. Engineering Mechanics, 31(4), pp. 141-146. (In English).Тарасенко, А. А. Особенности совместной работы кольцевого фундамента и грунтового основания при наличии зон неоднородности / А. А. Тарасенко, П. В. Чепур. – Текст : непосредственный // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2016. – № 4. – С. 9–13.Tarasenko, A. A., & Chepur, P. V. (2016). Aspects of the joint operation of a ring foundation and a soil bed with zones of inhomogeneity present. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 53(4). pp. 238-243. (In Russian).Tarasenko, A. A. Study of deformations in a large-capacity oil storage tank in the presence of subgrade inhomogeneity zones / A. A. Tarasenko, P. V. Chepur, A. A. Gruchenkova. – Тext : direct // MATEC Web of Conferences. Les Ulis. – 2016. – Р. 01025.Tarasenko, A. A., Chepur, P. V., & Gruchenkova A. A. (2016) Study of deformations in a large-capacity oil storage tank in the presence of subgrade inhomogeneity zones. MATEC Web of Conferences. Les Ulis. P. 01025. (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.