Теплотехнические расчеты объектов на многолетнемерзлых грунтах
Доклад компании Симмэйкерс с конференции «Информационные технологии в проектировании», посвященный вопросу выполнения теплотехнических расчетов при проектировании нефтегазовых объектов на многолетнемерзлых грунтах.
Актуальность выполнения теплотехнических расчетов оснований, фундаментов, свай, трубопроводов, скважин и других нефтегазовых объектов обусловлена, тем, что незначительное повышение температуры многолетнемерзлых грунтов приводит к значительному снижению их несущей способности.
В докладе рассмотрена технология компьютерного моделирования тепловых процессов в грунтах с помощью программы Frost 3D Universal. Представлены результаты моделирования термостабилизации грунтов под резервуаром при использовании различных охлаждающих систем -- тепловой колонки и горизонтальной естественнодействующей трубчатой системы (ГЕТ системы). На примере участка нефтепровода ВСТО (Восточная Сибирь — Тихий океан), проведен тепловой анализ трубопровода с учетом толщины теплоизоляции, конструкции траншеи, наличия теплоизоляционных материалов в траншее, влияния климатических факторов и др. Рассчитана динамика ореола оттаивания вокруг подземного нефтепровода в течение двадцати лет. Представлены результаты моделирования искусственного замораживания грунта при строительстве тоннеля в сложных геотехнических условиях -- наличие большой фильтрации грунтовых вод. На примере моделирования искусственной ледяной стены вокруг АЭС Фукусима продемонстрированы возможности программы по расчету масштабных площадок -- более километра в периметре.
Численные методы, заложенные в программу для теплового расчета Frost 3D Universal, эффективно распараллелены под многоядерные CPU и GPU процессоры. Сравнительный анализ степени параллелизации программы Frost 3D Universal показал, что скорость вычислений на графическом ускорителе Tesla в сорок раз выше в сравнении с одноядерной версией для CPU. При этом в таких широко известных программах, как ANSYS и ABAQUS, при переносе вычислений с CPU на GPU максимальное ускорение достигается в 3,2 раза. Таким образом, графические ускорители Tesla и программное обеспечение от компании Симмэйкерс позволяют достичь ускорения вычислений ранее достижимых только на суперкомпьютерах
