Wieloskalowe modelowanie przepływu w rejonie ściany – wybrane zagadnienia

• Autorzy: Krawczyk J. , Janus J. , Ostrogórski P. , Pałka T.

Warianty tytułu

EN

Multi-scale modelling of flows in the longwall regions – selected aspects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Systemy wentylacyjne kopalń głębinowych są zbyt rozległe i złożone, by przy wydajności współczesnych komputerów prowadzić dla całych obiektów symulacje metodą objętości skończonej. Z tego powodu są modelowane wybrane fragmenty sieci. Dla procesów stacjonarnych pominięte obszary mogą być zastąpione przez warunki na brzegach. Podczas stanów przejściowych dynamiczne własności pominiętych obszarów sieci mogą mieć istotny wpływ na przebieg zjawiska. Skutecznym rozwiązaniem może być wyodrębnienie sieci wentylacyjnej podobszaru, gdzie dokładny opis jest szczególnie uzasadniony. Podobszar ten będzie modelowany metodą objętości skończonej z użyciem dwu lub trójwymiarowego opisu. Dla pozostałej części sieci stosowany jest prostszy, jednowymiarowy opis. W ten sposób może być reprezentowana całą sieć wentylacyjna, lub jej rozległy fragment. Opracowano metodę współbieżnej symulacji niestacjonarnych przepływów, w której w kolejnych krokach czasowych programy symulacyjne wymieniają ze sobą dane, aktualizując warunki brzegowe w strefach łączących podobszar wymagający dokładniejszego opisu z pozostałą częścią sieci. Metoda ta ma zastosowanie zarówno dla jednowymiarowego quasi statycznego opisu użytego w programie Ventgraph jaki dla pełniejszego jednowymiarowego opisu przepływu mieszaniny gazów doskonałych. Opracowano specjalną wersję programu Ventgraph, która współpracuje z oprogramowaniem do symulacji metodą objętości skończonej. Podano przykład zastosowania metody dla rejonu ściany wydobywczej. Metodę objętości skończonej zastosowano dla końcowego odcinka chodnika podścianowego, samej ściany oraz początkowego odcinka chodnika nadścianowego. Dla pozostałych wyrobisk rejonu ściany zastosowano opis jednowymiarowy.

EN

Ventilation networks in deep mines are too large and complex to enable the simulation of the entire object by the finite volume method, moreover present day computers are not powerful enough, so selected sections of the network have to be modelled instead. In the case of stationary processes, the omitted regions can be replaced by boundary conditions. During the transients, however, dynamic properties of the omitted portions of the network may strongly influence the flow processes. In a solution presented here certain sub-regions of the network are determined, which require the most accurate description. This sub-region can be modelled by the finite volume method, using a 2D or 3D model. The remaining part of the ventilation network is modelled by a simple, 1D model so the entire network can be represented or its selected fragment only. The method was developed that enables concurrent simulation of non-stationary flows, enabling the data exchange between the simulation programs in the subsequent time steps to update the boundary conditions in zones connecting the sub-region requiring the most accurate description and the remaining parts of the ventilation network. This method is well applicable both to 1D quasi-static description used in the Ventgraph software and to a fuller 1D flow model of a mixture of ideal gases. The new version of the Ventgraph program was developed, which interacts with the finite volume simulation software. The method is then applied to investigation of the ventilation conditions in a longwall region. The finite volume method is applied to handle the final section of the maingate, the lonwall and the inlet section of the tailgate. The remaining parts of the longwall region are described by a 1D model.

Słowa kluczowe

PL

numeryczna mechanika płynów; modelowanie wieloskalowe; wentylacja kopalń; stany przejściowe

EN

CFD; multi-scale modelling; mine ventilation; transients

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 15, no. 1-2
• Strony: 31--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Janus J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Ostrogórski P.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Pałka T.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Colella F., Rein G., Borchiellini R., Torero J.L., 2010. A Novel Multiscale Methodology for Simulating Tunnel Ventilation Flows During Fi res, Fire Technology DOI: 10.1007/s10694-010-0144-2
• Dziurzyński W., Pałka T., Krawczyk J., 2013. Ventgraph for Windows - Ventilation engineer’s program system for analyzing the ventilation network under normal and emergency conditions - Simulation of transient flow of air and fire gases – User Guide Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, seria: Podręczniki, s. 100.
• Krawczyk J., 2010. Symulacja komputerowa zaburzeń przepływu w rejonie ściany wywołanych przez wyrzut gazów i inne przyczyny. Przegląd Górniczy, Nr 5 (10150), s. 17-23.
• Krawczyk J., Janus J., Ostrogórski P., 2012. Wybrane aspekty metodyki tworzenia wieloskalowych modeli numerycznych rejonu ściany. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Vol. 14, No. 1-4, s.139-148.