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Título: Análise da simulação numérica de uma conduta de gás
Autor: Perestrelo, José Filipe Barreto
Orientador: Perdicoulis, Teresa Paula Coelho Azevedo
Almeida, Regina De
Xavier, José Manuel Cardoso
Palavras-chave: Simulação de redes de gás
Método das diferenças finitas
Condutas de transmissão de alta pressão
Modelos dinâmicos
Equações às derivadas parciais
Data: 3-Mai-2019
Resumo: Uma das utilizações das condutas na industria do gás é o transporte e armazenamento de gás. Para analisar a dinâmica do gás numa conduta, usam-se modelos para simulação, de forma a facilitar o seu projeto e operação, nomeadamente no seu dimensionamento ou escolha de parâmetros para cumprir requisitos de fornecimento de gás. O estudo do comportamento do gás nas condutas também permite a percepção de possíveis fugas existentes, de forma a evitar acidentes ou falhas. Este trabalho é referente ao estudo da modelação e simulação de gás, com foco na análise da simulação de um gasoduto. A dinâmica do gás numa conduta é descrita por um sistema de equações diferenciais às derivadas parciais, cuja dedução se baseia em três princípios fundamentais da Mecânica dos Fluídos. São consideradas simplificações na obtenção do modelo com base no caso de estudo em questão que é composto por dados reais. Devido à dificuldade em calcular a solução exata deste problema são usados diferentes métodos das diferenças finitas, tais como os métodos explícitos e implícitos para obter uma solução numérica. De modo a obter um problema de valor inicial bem posto, usamos o modelo em regime estacionário para calcular as funções que representam o comportamento do gás numa conduta nos primeiros dois instantes. Os métodos numéricos são implementados no Matlab, e damos especial relevância às questões da consistência, estabilidade e convergência dos métodos. Além disso, cada método das diferenças finitas é aplicado ao caso de estudo para calcular a solução aproximada do modelo dinâmico. O presente trabalho é parte de um estudo de pesquisa para analisar a dinâmica do gás, que compara os diferentes métodos usados das diferenças finitas para dar solução a modelos de redes de gás, em particular ao modelo hiperbólico.
One of the uses of pipelines in the gas industry is the transportation and storage of gas. It is important to study the gas dynamics in the pipelines to facilitate their design and operation, namely it’s sizing the design or choice of parameters to meet certain gas supply requirements. The study of the gas dynamics also allows the perception of possible leaks, to avoid accidents or failures. This work is related to the study of gas modeling and simulation, focusing on the analysis simulation of a gas pipeline. The dynamics of gas is represented by a hyperbolic partial differential equation, deduced from three fundamental principles of Fluid Mechanics. Simplifications are considered in obtaining the model based on the case study in question, which is composed of real data. Due to the difficulty to calculate an exact solution for this problem, different finite difference schemes are used, to aproximate the solution as explicit and implicit methods. In order to have a well-posed initial boundary value problem, we use the steady state model to calculate the initial value function. The numerical methods are implemented in Matlab, and a special attention is given to issues as consistency, stability and convergence of the methods. Furthermore, each finite difference method is applied to the case study to calculate the approximate solution of the dynamic model. The present work is part of a research study to evaluate comparatively different numerical methods for the solution of gas network models, in particular the hyperbolic model.
Descrição: Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10348/9353
Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
Aparece nas colecções:DENG - Dissertações de Mestrado
TD - Dissertações de Mestrado

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