Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2004

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: pyrite oxidation CFD

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Finite volume discretisation for solving acid mine drainage problems

Singh R., Ardejani F. D.

Archives of Mining Sciences

2004

Vol. 49, nr 4

531-556

Many environmental problems associated with the mining industry involve the understanding and analysis of fluid or gas flow. Typical examples include groundwater flow, transport of contaminants, and teat transfer. The long-term pyrite oxidation and transportation of the oxidation products are noted to be the most important problems that can be modeled in order to predict the transport of the contaminants through groundwater flow systems, to interpret the geochemistry and achieve a better understanding of the processes involved. Computational Fluid Dynamics (CFD) makes it possible to model the processes in which fluid flow, mass transport, heat transfer and chemical processes such as pyrite oxidation are involved. This paper attempts to describe mathematically the numerical finite volume discretisation of the groundwater flow, pyrite oxidation, atmospheric oxygen transport and the solute transport governing equations, These eąuations have been numerically solved using a CFD package called PHOENICS. For all non-standard calculations for this package, the necessary modifications have been carried out by ap-plying FORTRAN 99 coding in a user accessible subroutine.

Wiele zagadnień ochrony środowiska w górnictwie wymaga zrozumienia i analizy procesów przepływu gazów lub cieczy. Typowe zagadnienia to przepływy wód głębinowych, transport zanieczyszczeń, wymiana ciepła, wybuchy, rozwój pożarów, przenoszenie pyłów. Prace eksperymentalne i modele numeryczne są w stanie dostarczyć nam informacji niezbędnych dla rozwiązania konkretnego problemu. Długotrwałe utleniania pirytów i przenoszenie produktów utleniania uważane są za jeden z najważniejszych problemów, a modelowanie tego zjawiska pozwoli nam na przewidywanie ruchu zanieczyszczeń poprzez system wód głębinowych. Można także dokonać analizy geochemicznej zjawiska i lepiej zrozumieć wszystkie zachodzące procesy. Wykorzystanie metody Numerycznej Mechaniki Płynów (ang. CFD) w symulacji przepływów znacznie się rozpowszechniło wśród inżynierów i naukowców wielu specjalności w ciągu ostatnich dwóch lat i stało się niemalże dyscypliną badawczą. Ponieważ szybkie komputery o dużej mocy obliczeniowej oraz zaawansowane metody obliczeń są już szeroko dostępne, podejście CFD przyjęło się jako relatywnie tanie narzędzie do projektowania i predykcji. Metody numeryczne mogą też być wykorzystywane w CFD do symulacji przepływów cieczy oraz zagadnień związanych z przenoszeniem ciepła i masy, jeżeli zagadnienie sformułowane jest w postaci równań różniczkowych cząstkowych. Ogólnie rzecz biorąc, analiza przepływów w oparciu o kody CFD obejmuje trzy podstawowe etapy: faza opracowania wstępnego, obejmująca wprowadzenie zagadnienia — danych o przepływie do pakietu CFD; faza symulacji obejmująca rozwiązanie opisujących równań dla nieznanej zmiennej przepływu; faza opracowania po zakończeniu symulacji, obejmująca określenie geometrii domeny, siatki, wykresów wektorowych, wykresów powierzchniowych, wykresów x-y, i wykresów cieniowanych, animację i dynamiczne wyświetlanie wyników. Utleniania pirytów związane z działalnością górniczą powoduje powstawanie kwaśnych wód o wysokiej zawartości żelaza, siarczanów i o niskim pH. Zanieczyszczenia takie obecne na obszarach górniczych stanowią zagrożenie dla zbiorników wód głębinowych a także powierzchniowych i mogą poważnie zakłócić funkcjonowanie ekosystemów wodnych. Jeżeli celem naszym jest zachowanie stanu środowiska naturalnego, należy dokonać skutecznej i ekonomicznej predykcji powstawania tych zanieczyszczeń. W pracy tej dokonano próby opisu matematycznego dyskretyzacji metodą objętości skończonych przepływów wód głębinowych, utleniania pirytów, przenoszenia tlenu atmosferycznego. Dokonano próby rozwiązania równań transportu. Równania te rozwiązano numerycznie przy użyciu pakietu CFD o nazwie PHOENICS. Dla potrzeb wszystkich obliczeń niestandardowych do wykonania w oparciu o ten pakiet, dokonano niezbędnych modyfikacji poprzez zastosowanie kodu FORTRAN 99 w podprogramie dostępnym dla użytkownika. Podstawowe zasady metody objętości skończonych są łatwe do zrozumienia, metoda ta znakomicie się sprawdza przy rzadkich, nierównomiernych oczkach. Jedną z zalet metody objętości skończonych w porównaniu do innych metod numerycznych jest możliwość zajmowania się warunkami brzegowymi i szczegółowymi wyrażeniami źródłowymi.