Математическое моделирование электризации в резервуарах-хранилищах Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Библиографические ссылки

1. A Study on Block Matching Algorithms for Motion Estimation / S. Immanuel Alex Pandian [et al.] // International Journal on Computer Science and Engineering. 2011. Vol. 3, No. 1. P. 34-44.

2. Xiong Z., Caballero R., Wang H. Video-Based Smoke Detection: Possibilities, Techniques, and Challenges // Proc. of the Supression and Defection Research and Applications Conf. Orlando, FL, 2007. P. 157-164.

3. Yu C. A Real-time Video Fire Flame and Smoke Detection Algorithm // Procedia Engineering. 2013. 62.

4. Пятаева А. В. Обнаружение областей задымления на видеопоследовательности с применением локальных бинарных шаблонов // Вестник СибГАУ. 2014. № 5(57). С. 108-114.

5. Вьюгин В. В. Математические основы теории машинного обучения и прогнозирования. М., 2013. 387 с.

References

1. S. Immanuel Alex Pandian et al., A Study on Block Matching Algorithms for Motion Estimation, International Journal on Computer Science and Engineering, 2011, Vol. 3, No. 1, pp. 34-44.

2. Xiong Z., Caballero R., Wang H. Video-Based Smoke Detection: Possibilities, Techniques, and Challenges, Proc. of the Supression and Defection Research and Applications Conf. Orlando, FL, 2007, pp. 157-164.

3. Yu C., A Real-time Video Fire Flame and Smoke Detection Algorithm. Procedia Engineering 62, 2013.

4. Pjataeva A. V. [Obnaruzhenie oblastej zadymlenija na videoposledovatel'nosti s primeneniem lokal'nyh binarnyh shablonov]. Vestnik SibGAU. 2012, No. 3, pp. 46-51. (In Russ.)

5. V'jugin V. V. Matematicheskie osnovy teorii mashinnogo obuchenija i prognozirovanija [Mathematical foundations of the theory of machine learning and prediction]. Moscow, 2013, 387 p.

© ^opoBa B. B., EbiKaHOBa A. C., 2016

УДК 614.8

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ В РЕЗЕРВУАРАХ-ХРАНИЛИЩАХ

В. С. Злобин, В. А. Чернов

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26 E-mail: [email protected]

Рассматривается моделирование электризации в резервуарах-хранилищах и возможность оценки риска возникновения критических ситуаций, приводящих к пожарам и взрывам.

Ключевые слова: пожаровзрывоопасность, статическое электричество, контроль пожаробезопасности.

MATHEMATICAL MODELING OF ELECTRIFICATION IN STORAGE TANKS

V. S. Zlobin, V. A. Chernov

Siberian Federal University 26, Kirenskiy Str., Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation E-mail: [email protected]

The article considers modeling electrification in the storage tanks and estimating risk of critical situations, leading to fires and explosions.

Keywords: fire safety, static electricity, control of fire safety.

Работа продолжает исследования, начатые в [1-3]. Как уже отмечалось, нефтепродукты при хранении

Напряжение электрического поля часто оказывается имеют свойство электризоваться. Под действием ис-

достаточным для возникновения электрического раз- кровых разрядов в ряде случаев возможно воспламене-

ряда. В процессе эксплуатации в газовом пространст- ние среды горючих газов над поверхностью жидкости. ве резервуаров образуются взрывоопасные концен- В связи с этим необходимо развивать методы

трации паров нефтепродуктов с воздухом. Таким об- оценки электризации нефти в нефтехранилищах раз-

разом, математическое моделирование и анализ дан- личного типа.

ных о статическом электричестве является важной В процессе наполнения хранилища и хранения

задачей контроля пожароопастности. в нем образуются электростатически заряженные

¡Программные средства и информационные технологии

нефтепродукты. Величина объемной плотности заряда в нефтепродуктах определяет напряженность электрического поля в газовом пространстве нефтехранилища. Значение напряженности электрического поля над поверхностью жидкости в нефтехранилище определяет опасность взрыва паров нефтепродуктов.

В работе рассмотрены методы, позволяющие вычислить электрические поля в парогазовом пространстве резервуара. В дальнейшем это позволит оценить возможность аварий.

В случае цилиндрических хранилищ принимают допущения в распределении заряда:

1. Равномерное распределение

р(г,ф, z) = const.

2. Синусно-косинусное распределение

р(г, ф, z) = P sin( zn / H) cos(r л / (2 R)),

где р - объемная плотность электрического заряда; P - максимальное значение объемной плотности; H - высота уровня нефти; R - радиус резервуара.

Рассмотрим расчет электрического поля в цилиндрических резервуарах и цистернах при заполнении электрическим зарядом всего внутреннего объема. Электростатическое поле внутри цилиндрического резервуара характеризуется уравнением Пуассона

-AU = р/ (££0),

(1)

когда электрический заряд распределен в объеме нефтепродукта симметрично относительно вертикальной оси цилиндрического резервуара. Задачу будем решать в цилиндрической системе координат. При осе-симметричном распределении заряда производные потенциалов по углу равны нулю. Стенки резервуара заземлены. Таким образом, задача сводится к решению уравнения Лапласа для функции ф

1А (г ар) А = 0,

г дг дг дг уравнением Пуассона:

1 дт(г дт)+дтт = р(г>2) 1 (££о)>

г дг дг дг с граничными условиями

ф = Она Г], и = Она Г2. На границе раздела сред

и = ф,

дф ди

8; — = 8-.

дг дг

(2)

(3)

(4)

(5)

(6) (7)

где А - оператор Лапласа; и - потенциал; р - плотность объемного заряда; 8 - относительная диэлектрическая проницаемость; 80 - электрическая постоянная.

Расчет будем вести в цилиндрической системе координат. Резервуар имеет высоту Н и радиус Я . Электрический заряд примем симметрично расположенным относительно оси цилиндра. Начало координат возьмем в центре днища цилиндрического резервуара.

Стальные вертикальные цилиндрические резервуары обычно заполняют так, что часть объема в верхней части резервуара остается свободной. В процессе технологических операций слива и налива нефтепродуктов резервуары остаются частично заполненными. При наливе вертикальных контейнеров и бочек часть объема их также остается свободной. Налив наэлектризованных нефтепродуктов в резервуары, контейнеры и бочки сопровождается появлением электрического поля в объеме нефтепродукта и газовом пространстве резервуаров. Электрическое поле создается электрическим зарядом, распределенным в объеме нефтепродукта.

Чтобы оценить опасность статического электричества в резервуарах, необходимо рассчитать электрическое поле в газовом пространстве резервуара [5; 6]. Потенциал и напряженность в газовом пространстве резервуаров зависят от их размеров, уровня нефтепродукта, величины и распределения электрического заряда по объему нефтепродукта, а также диэлектрической проницаемости нефтепродукта и газового пространства резервуара.

Начало координат возьмем в центре нижнего основания цилиндра. Будем рассматривать случай,

Приведенные результаты расчетов могут быть использованы для определения потенциала в газовом пространстве резервуара для любой известной величины электрического заряда.

Из характера расчетов следует что наибольшие значения потенциалов в газовом пространстве резервуаров располагаются на оси цилиндров и при любом заполнении на поверхности нефтепродуктов.

При одной и той же величине, плотности электрического заряда потенциал на поверхности возрастает с увеличением уровня нефтепродукта.

При повышении уровня нефтепродукта напряженность электрического поля на поверхности нефтепродукта увеличивается. Напряженность электрического поля по оси резервуара в основном имеет постоянное значение в газовом пространстве при данном уровне нефтепродукта. Влияние стенок резервуара на потенциал и напряженность оказывается в пределах изменения относительного радиуса от 0,4 до 1.

Оценим величину напряжения пробоя. Для этой цели воспользуемся формулой для подсчета разрядного напряжения воздушного промежутка в случае однородного электричсекого поля [4; 7]. Последнее предположение можно условно принять в центре резервуара:

Рот V РОт где I - расстояние, см; р - давление газовой фазы, МПа; Т - температура, К; р0 = 0,1 МПа; Т0 - 293 К.

Таким образом, используя результаты численного моделирования и прямых замеров электрического поля в центре резервуара, можно определить условия возникновения пробоя.

U = 24,5 ■pTo-1 + 6,4

Тешетневс^ие чтения. 2016

Библиографические ссылки

1. Злобин В. С., Чернов В. А. Контроль пожаро-взрывобезопасности при хранении нефтепродуктов // Решетневские чтения. 2013. Т. 2, № 17. С. 201-202.

2. Чернов В. А. Контроль электризации нефтепродуктов в резервуарах-хранилищах // Перспективы развития информационных технологий. Вып. 23. 2015. С. 192-198.

3. Злобин В. С., Чернов В. А. Новые подходы для обработки и анализа данных контроля статического электричества // Приоритетные научные направления: от теории к практике. 2016. № 23. С. 141-146.

4. Базуткин В. В., Ларионов В. П., Пинталь Ю. С. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах : учебник для вузов / под общ. ред. В. П. Ларионова. М. : Энерго-атомиздат, 1986. 464 с.

5. Бобровский С. А., Яковлев Е. И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. М. : Недра, 1983, 160 с.

6. Нейман Л. С., Демирчан К. С. Теоретические основы электротехники. М. : Энергия, 1973. Ч. 2.

7. Электротехнический справочник / под общ. ред. И. Н. Орлова. М. : МЭИ, 1998. Т. 2.

References

1. Zlobin V. S., Chernov V. A. Control of fire and explosion when storing of petroleum products // Reshet-nev readings. 2013. Vol. 2. No. 17. S. 201-202.

2. Chernov V. A. Control of discharges of petroleum products in storage tanks // prospects of development of information technologies. 2015. Vol. 23. P. 192-198.

3. Zlobin V. S., Chernov V. A., New approaches for data processing and analysis control of static electricity // the Priority research areas: from theory to practice. 2016. No. 23. S. 141-146.

4. Bazutkin V. V., Larionov V. P., Pintal Yu. S. Equipment high voltage Insulation and overvoltage in electrical systems. Textbook for universities / Under the General editorship of V. P. Larionov. M. : Energoatomizdat, 1986. 464 s.

5. Bobrowski S. A., Yakovlev E. I. Protection from static electricity in the petroleum industry. M. : Nedra, 1983, 160 p.

6. Neumann H. P., Demirchan K. S. Theoretical bases of electrical engineering. P. 2. Moscow : Energiya, 1973.

7. Electrical reference. Volume 2. Under the General editorship of I. N. Orlov. M. : Moscow power engineering Institute, 1998.

© Злобин В. С., Чернов В. А., 2016

УДК 004.4

ИГРОФИКАЦИЯ КАК СПОСОБ СОХРАНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ И УВЕЛИЧЕНИЯ ИХ АКТИВНОСТИ

Д. Ю. Иванов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Описана связь процента сохранения количества пользователей и популярности приложений, показаны способы применения игрофикации для увеличения активности пользователей.

Ключевые слова: игрофикация, игровой подход, процент сохранения количества пользователей.

GAMIFICATION AS A WAY OF USER RETENTION AND INCREASING THEIR ACTIVITY

D. Y. Ivanov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The article describs connection between percent retention of users and application popularity, it shows ways to use gamification to increase user activity.

Keywords: gamification, game mechanics, percentage of retention.

Одним из ключевых параметров при разработке использованием приложения. Чаще всего, однако, приложений является выявление целевой аудитории и пользователи начинают терять интерес к приложени-расчет времени, которое эта аудитория проведет за ям намного быстрее, чем планировали разработчики.