Design of oil and gas infrastructure facilities taking into account aerodynamic modeling data

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

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.

About the authors

P. V. Chepur

Industrial University of Tyumen

Email: chepur_p_v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6722-459X
Tyumen, Russiаn Federation

N. S. Molokitina

Industrial University of Tyumen

Email: chepur_p_v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4606-2544
Tyumen, Russian Federation

D. I. Staroverov

Industrial University of Tyumen

V. I. Berg

Industrial University of Tyumen

Email: bergvi@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9165-252X

References

  1. Чепур, 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.
  2. 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.
  3. 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. 59–74
  4. Воронков, 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.
  5. 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.
  6. Сидоров, Н. К. Анализ моделей снегопереноса для промышленных объектов / Н. К. Сидоров. – Текст : непосредственный // Промышленная безопасность. – 2021. – № 4. – С. 22–29.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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).
  10. Tominaga, 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.
  11. 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.
  12. Thiis, 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).