Modelowanie numeryczne procesu przewietrzania przez dyfuzję wyrobisk ślepych

• Autorzy: Branny M.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of ventilation process in blind cavities

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano dwuwymiarowy (2-D) model matematyczny turbulentnego transportu pędu oraz substancji i jego zastosowanie do rozwiązywania zagadnień przewietrzania wyrobisk ślepych bez stosowania lokalnych, wspomagających wentylację urządzeń. Opis matematyczny tworzą równania ciągłości, Naviera-Stokesa, transportu substancji chemicznej oraz równania modelu k-epsilon w wersji dla małych liczb Reynoldsa. Przebieg symulacji numerycznej obejmuje dwa etapy obliczeniowe. W pierwszym wyznacza się dyskretne ustalone pola prędkości średniej i lepkości turbulentnej, a następnie niestacjonarne pola stężeń zanieczyszczeń gazowych. Symulację numeryczną wykonano dla dwóch długości wyrobiska ślepego: 10 m i 15 m, oraz dla czterech wartości średnich prędkości przepływu powietrza w wyrobisku korytarzowym: 1 m/s, 2 m/s, 3 m/s i 4 m/s. Wyniki obliczeń, obrazujące ustalone pole prędkości i nieustalone pole stężeń domieszek gazowych w obszarze wnęki, przedstawiono w postaci graficznej.

EN

Mathematical model of mass and momentum turbulent transport and its application to the solutions of some mine ventilation problems are presented in the paper. There is considered the gas flow in blind cavity, which is generated by the main airflow along the gallery. Mathematical model consists of continuity and Navier-Stokes equations, which together with the k-epsylon turbulence model for low-Reynolds numbers creates the closed equations system. Because among the seeking flow--fields variables are the gaseous contaminant, than the additional equation is added: namely transport equations for chemical species. The study consists of two parts. In the first one steady fields of velocity and turbulent viscosity are calculated. The second stage includes the digital simulations of time-dependent gas concentration fields inside the cavity. Numerical calculations are performed for two length of cavity -10 m and 15m- and four values of airflow velocities: 1 m/s, 2 m/s, 3 m/s and 4 m/s. Simulation results are presented in graphical form.

Słowa kluczowe

PL

przewietrzanie wyrobisk ślepych; wentylacja kopalń; modelowanie matematyczne

EN

ventilation process in blind cavities; mine ventilation; mathematical modelling

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Górnictwo i Geoinżynieria
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 28, z. 4/2
• Strony: 25--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Branny M.

• Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] Abe K., Kondoh T., Nagano Y.: A New Turbulence Model for Predicting Fluid Flow and Heat Transfer in Separating and Reattaching Flows - Flow Field Calculation. Int. J. Heat Mass Transfer, No. 1, 1994
• [2] Branny M.: Rozkład prędkości, temperatury i koncentracji gazów w komorach oraz strefach przodkowych wyrobisk z wentylacją odrębną. Kraków, UWND AGH 2000
• [3] Branny M., Piotrowski A.: Numeryczne modelowanie przepływu powietrza za wentylatorem wolnostrumieniowym w wyrobiskach ślepych. Kraków, UWND AGH 2003
• [4] Chen Y.S., Kim SW: Computation of Turbulent Flows Using an Extended k- ɛ Turbulence Closure Model. NASA CR-179204, 1987
• [5] Elsner J.: Turbulencja przepływów. Warszawa, PWN 1987
• [6] Gao J., Kenichi U., Inoue M.: Simulation of the Heat and Mouisture Transfer Between Airway Walls and Mine Air at a Heading Face with Forcing Auxiliary Ventilation System. Proc. 7th Int. Mine Vent. Congress, Kraków 2001
• [7] Lam C., Bremhorst K.: A Modified Form of the k- ɛ Model for Predicting Wall Turbulence. J. Fluid Eng. Trans., ASME, No. 103, 1981
• [8] Launder B., Spalding D.: Mathematical Models of Turbulence. Londyn, Acad. Press 1972
• [9] Launder B.: On the Computation of Convective Heat Transfer in Complex Turbulent Flow. Int. J. Heat Mass Transfer, No. 110, 1998
• [10] Patankar S: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere, McGraw-Hill 1980
• [11] Piotrowski A., Branny M.: Digital Simulation of Gaseous Pollutants Transfer During Ventilation by Diffusion of Mining Blind Headings. Archives of Mining Sciences, vol. 44, No. 4, 1998
• [12] Piotrowski A.: Numerical Modelling of Ventilation in Blind Headings in Mines. Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery, No. 115, 2004
• [13] Tagawa M., Nagano Y., Tsuji 7.: Turbulence Model for the Dissipation Components of Reynolds Stresses. Proc, 8th Symp. Turb. Sher Flow, Munchen 1991
• [14] Wilcox D.C.: Reassessment of the Scale Determinig Equation for Advanced Turbulencc Models. AiAA.J., vol. 26, No. 11, 1988