книги / Методы математического моделирования рудничных аэрологических процессов и их численная реализация в аналитическом комплексе Аэросеть

Расстояния до центров ближайших участков:

Значение теплофизического параметра Tnew в следующий

момент времени для участка с индексом i вычисляется по следующей формуле

Подобный метод интерполяции массива теплофизических параметров позволяет добиться непрерывности изменения этих параметров при резком увеличении числа участков, однако несколько замедляет расчетный процесс. Поэтому если расходы в выработках меняются незначительно, то интерполяцию данных на участках целесообразно отключать.

В процессе расчета теплофизические параметры воздуха меняются под действием различных факторов, и на каждом шаге по времени участки сдвигаются на одну позицию по направлению течения воздуха. В местах слияния воздушных потоков теплофизические параметры на участках пересчитываются с учетом перемешивания воздуха.

331

На приведенной схеме корректировка параметров с учетом перемешивания воздуха будет выполняться на участке, закрашенном синим цветом, по формуле

где Tmixed – значение температуры, абсолютной влажности воздуха или концентрации газа после перемешивания воздушных потоков, Qiinput – расход воздуха во входящем в узел i-м потоке, Ti – значение соответствующего параметра во входящем в узел

i-м потоке.

По умолчанию на каждом шаге по времени рассчитывается стационарное воздухораспределение. Однако этот способ моделирования является нерациональным в случае отсутствия причин для изменения расходов в выработках. После отключения этой опции расчет стационарного воздухораспределения будет проведен только один раз в начале, а далее на всех остальных шагах по времени будут использоваться вычисленные на первом шаге модельные расходы.

При недостаточном количестве известных данных для проведения стандартного расчета воздухораспределения в программе реализован алгоритм распределения расходов, который эвристически дополняет недостающие данные и на их основе определяет все модельные расходы. Эти значения можно также использовать в теплофизической модели с постоянным воздухораспределением. Для этого следует установить опцию «Фактические расходы», и расчет стационарного воздухораспределения производиться не будет.

332

Для каждого элементарного объема воздуха в выработках отдельно выбираются те теплофизические параметры, которые будут отслеживаться.

Отключение любой из этих опций высвобождает память и процессорное время.

При включении учета температуры воздуха в выработках становятся доступны дополнительные опции. Первая из них включает или отключает изменение температуры воздуха в выработках в результате теплообмена с источниками тепловыделения, установленными на схеме. Данная опция используется, например, для учета влияния пожаров, двигателей внутреннего сгорания, кондиционеров и пр. Вторая указывает, нужно ли моделировать теплообмен со стенками выработок, третья задает необходимость учета нагревания воздуха вследствие его гидростатического сжатия. При этом температура корректируется аналогично тому, как это делается в модели нестационарного теплообмена с породой за исключением того, что высотная отметка задается на панели свойств узла на схеме.

334

В частности, температура воздуха в элементарных объемах задается исходя из температуры воздуха в конечных узлах выработки.

При этом используется следующая зависимость

где Ti0 – начальная температура воздуха в i-м участке выработки, n – число участков, выделенных в выработке, Tfrom – темпе-

ратура воздуха в начальном узле выработки, Tto – температура

воздуха в конечном узле выработки.

Влажность воздуха инициализируется на основе значения, указанного в качестве влажности атмосферного воздуха. Концентрация газа в начальный момент времени считается равной нулю по умолчанию, но это значение может быть отредактировано в параметрах атмосферы.

336

8.3.4. Источники выделения тепла, влаги и газа на схеме

Включение опции «Источники тепловыделения» в пара-

метрах теплофизической модели позволяет моделировать изменение температуры воздуха в выработках вследствие теплообмена с источниками тепловыделения на схеме, а включение опции «Источники газовыделения» – изменение концентрации газа. При этом все такие источники должны быть предварительно размещены на схеме (категория «Тепло- и газовыделение» в галерее объектов на выработках).

Все источники тепловыделения делятся на две категории: обобщенные источники, в которых параметры задаются на основе простых формул, и специальные, в которых итоговые свойства выводятся на основе проектных параметров источников. В категорию простых источников тепловыделения попадают калориферная и холодильная установки, у которых мощность нагревания и остывания проходящего через них воздуха указывается непосредственно.

Для пересчета температуры воздуха на участках, граничащих с калориферной или холодильной установкой, используется следующая зависимость

где Ti n 1 – температура на i-м участке после теплообмена с источником тепловыделения,Ti n – температура на i-м участке до

339

теплообмена с источником тепловыделения, Lportion – доля (от 0

до 1), которую занимает область теплообмена с источником на текущем участке, Wpart – мощность нагревания (остывания) воз-

духа у источника, приходящаяся на длину одного участка, t – время теплообмена, c – удельная теплоемкость воздуха, –

плотность воздуха, S – площадь поперечного сечения выработки, Lpart – длина одного участка.

Для вычисления Lportion сначала определяются границы расположения источника тепловыделения в выработке Lstart и Lend :

1)по умолчанию границы источника указываются совпадающими с границами выработки: Lstart 0, Lend 1;

2)если протяженность источника меньше длины выработ-

6) если протяженность источника больше длины выработки, то границы источника обрезаются по размерам выработки.

Протяженность источника Lsource по умолчанию считается равной 2 м. После того как установлены границы Lstart и Lend ,

340