Artykuł przedstawia wybrane zagadnienia metodyki modelowania przepływów wilgotnego powietrza przewodach zamkniętych metodą objętości skończonej na przykładzie przepływu w końcowym odcinku kopalnianego szybu wydechowego i kanale stacji wentylatorowej. Przedstawiono w nim zastosowany model numeryczny i uzyskane wyniki obliczeń. Skupiono się na powstającej warstwie przyściennej w zależności od stopnia relatywnej wilgotności. W dalszej części przeprowadzono dyskusję wyników i zarysowano kierunki dalszych badań.
EN
The article presents selected issues of the methodology of modeling the flow of moist air in closed ducts using the finite volume method on the example of the flow in the end section of a mine exhaust shaft and the duct of a fan station. It presents the numerical model used and the computational results obtained. The focus was on the resulting near-wall layer depending on the degree of relative humidity. It goes on to discuss the results and outline directions for further research.
For underground mine workings, the shape of the computational domain may be difficult to define. Historically, the geometry models of mine drifts were not accurate representations of the object but rather a simplified approximation. To fully understand a phenomenon and save time on computations, simplification is often required. Nevertheless, in some situations, a detailed depiction of the geometry of the object may be necessary to obtain adequate simulation results. Laser Scanning enables the generation of 3D digital models with precision beyond the needs of applicable CFD models. Images composed of millions of points must be processed to obtain geometry suitable for computational mesh generation. A section of an underground mine excavation has been selected as an example of such transformation. Defining appropriate boundary conditions, especially the inlet velocity profile, is a challenging issue. Difficult environmental conditions in underground workings exclude the application of the most efficient and precise methods of velocity field measurements. Two attempts to define the inlet velocity profile have been compared. The first one used a sequence of simulations starting from a flat profile of a magnitude equal to the average velocity. The second one was based on the sixteen-point simultaneous velocity measurement, which gave consistency with measurement results within the range of applied velocity measurement method uncertainty. The article introduces a novel methodology that allows for more accurate replication of the mine excavation under study and the attainment of an appropriate inlet velocity profile, validated by a satisfactory correspondence between simulation outcomes and field measurements. The method involves analysing laser-scanned data of a mine excavation, conducting multi-point velocity measurements at specific cross-sections of the excavation that are unique to mining conditions, and utilising the k-ω SST turbulence model that has been validated for similar ventilation problems in mines.
The analysis of natural hazards, including gas-geodynamic phenomena, requires study of the basic physical processes that take place at each stage of an event. This paper focuses on analysing the transport of fragmented rock material during rock and gas outbursts. Our theoretical considerations and experiments have allowed us to specify and verify the significant forces acting on fragmented rock during its transport, thus determining the speed of grains of each grain class in the stream of expanding gas. The above study may serve as a preface to a wide-ranging quantitative and qualitative energy analysis of the movement of material ejected during Gas-geodynamic phenomena.
The article presents a numerical model of a U-ventilated longwall, taking into account detailed elements such as arch yielding support, roof supports and shearer. What distinguishes it from previous models is the mapping of adjacent goafs. This model considers the current state of knowledge regarding spatial height distribution, porosity and permeability of goafs. Airflow calculations were carried out using the selected turbulence models to select appropriate numerical methods for the model. Obtained results show possibilities of conducting extensive numerical calculations for the flow problems in the mine environment, taking into account more complex descriptions and the interpretation of the calculation results carried out with simpler models.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule został zaprezentowany model numeryczny ściany przewietrzanej na U z uwzględnieniem szczegółowych elementów jak: obudowa ŁP, obudowa ścianowa, kombajn oraz przegroda wentylacyjna w górnym narożu ściany. Od poprzednich opisów odróżnia go sposób odwzorowania przyległych zrobów. Opis ten uwzględnia obecny stan wiedzy odnośnie rozkładów przestrzennych wysokości, porowatości i przepuszczalności zrobów. Analogiczne rozkłady są stosowane w dwuwymiarowym modelu zaimplementowanym w programie Ventgraph Zroby. Porównanie wyników obliczeń trójwymiarowego przepływu z symulacjami Ventgraph-a mogą być użyteczne do weryfikacji prostszego opisu oraz oceny wpływu uproszczeń na wyniki symulacji. Przeprowadzono obliczenia przepływu powietrza z zastosowaniem wybranych modeli turbulencji, w celu doboru odpowiednich metod numerycznych modelu. Uzyskane wyniki prezentują możliwości prowadzenia rozległych obliczeń numerycznych dla zagadnień przepływowych w środowisku kopalnianym, przy uwzględnieniu coraz dokładniejszego opisu oraz interpretację wyników obliczeń prowadzonych przy pomocy prostszych opisów.
EN
The article presents numerical model of a U-ventilated longwall, taking into account detailed elements such as arch yelding suport, roof suports and shearer. What distinguishes it from previous models is the mapping of adjacent goafs. This model taks into account the current state of knowledge regarding spatial height distribution, porosity and permeability of goaf. Analogous models are used in two-dimensional models implemented in Ventgraph Zroby Software. Comparing the calculation results of three-dimensional flow with Ventgraph simulations may be useful to verify a simpler description and to assess the impact of simplifications on the simulation results. Air flow calculations were carried out withe the use of selected turbulence models in order to select appropriate numerical methods for the model. Obtained results show possibilities of conducting extensive numerical calculations for the flow problems in the mine environment, taking into account more complex description, and the interpretation of the calculation results carried out with simpler models.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł przedstawia wyniki prac nad doborem optymalnych modeli turbulencji, opisujących przepływ powietrza kopalnianego w chodnikach wykonanych w obudowie łukowej. Poszukiwany jest opis, który zapewni zadowalającą dokładność symulacji przy możliwie niskim zapotrzebowaniu na moc obliczeniową. W ramach badań ukierunkowanych na dobór modeli turbulencji kontynuowano przegląd literatury oraz badania in-situ. Opracowano rodzinę modeli numerycznych przepływu powietrza w chodniku KD Barbara, w którym zespół IMG-PAN prowadził pomiary prędkości przepływu przy pomocy termoanemometrów i metanoanemometrów. Modele te wykorzystują metodę objętości skończonej i modele turbulencji k-e, k-ωSST, SAS i GEKO. Wykonano szereg obliczeń z zastosowaniem wybranych modeli turbulencji. Przeprowadzono analizę warunków przepływowych w miejscu pomiarów. Porównano wyniki pomiarów i symulacji. Na podstawie uzyskanych wyników sformułowano plany dalszych eksperymentów in-situ.
EN
The article presents the results of work on the selection of optimal turbulence models describing the flow of mine air in airways with arched roof support. A description is sought that will ensure satisfactory simulation accuracy with the lowest possible computing power demand. As part of research aimed at selecting turbulence models, literature review and in-situ research were continued. A family of numerical models of air flow in the KD Barbara gallery, in which the IMG-PAN team carried out measurements of flow velocity using thermoanemometers and metanoanemometers was developed. These models use the finite volume method and k-e, k-wSST, SAS and GEKO turbulence models. A number of calculations were made using the selected turbulence models. An analysis of the flow conditions at the measurement site was carried out. Measurement and simulation results were compared. Based on the results obtained, plans for further in-situ experiments could be formulated.
Work on increasing the efficiency of heat exchangers used in car air conditioning systems may lead to a partial change in the construction of refrigeration systems. One of such changes is the use of smaller gas coolers, which directly translates into a reduction in the production costs of the entire system. The article presents the use of computational fluid dynamics methods to simulate the impact of changing the shape of an internal heat exchanger on the cooling efficiency with R744 as the refrigerant. Internal heat exchangers with different geometry of the outer channels were subjected to numerical analysis. The obtained results of calculations show temperature changes in inner and outer channels on the length of the heat exchanger.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.