Числовое моделирование вентиляционной струи вентиляции в метрополитене горные выработки

S.M. Aminossadati, K. Hooman

Автор перевода: Шатилова Е.Е.

Источник: http://www.smenet.org/uvc/mineventpapers/pdf/038.pdf

РЕЗЮМЕ: В последние годы, вычислительная гидрогазодинамика, обычно использовалась в горной промышленности, чтобы смоделировать поведение потока жидкости в подземных горных выработках. Этот документ использует CFD, моделирующий для моделирования поведение потока воздуха в подземных поперечных областях, где используются паруса перемычки, чтобы направить поток воздуха в эти области. Паруса перемычки – управляющие устройства вентиляции эффективности затрат для временного или постоянного использования в подземной горной промышленности. Они могут использоваться с целью отклонения воздуха в непроветренные области, такие как поперечные области. Их проект и установка – основная проблема для того, чтобы поддержать достаточную поставку свежего воздуха и достигнуть эффективного воздушного обращения и удаление загрязнителя. В то же самое время они должны оказать небольшое влияние на месторождение системы вентиляции. Эта работа представляет результаты двумерной модели CFD, которая исследует эффекты из длины перемычки на поведении потока жидкости в поперечных областях. Результаты этого исследования помогут в понимании воздушного поведения вентиляции и в определении оптимального размера занавеса перемычки (паруса), который обеспечивает очень эффективное удаление загрязнителя от непроветренной области. Это, в свою очередь, помогает месторождению в проектировании вентиляции, чтобы вылнить требования безопасности.

Введение

В подземной горной промышленности часто необходимо обеспечить новый и прохладный поток воздуха в непроветренных областях, такой как поперечные области. Проветривание воздуха используется, чтобы растворить и удалить нежелательные или опасные газы, такие как метан, и уменьшить температуру воздуха в этих областях. Квершлаг области часто используется как комнаты хлева, когда их конец запечатан, и другой конец открыт для воздушной трассы. Они также используются для того, чтобы приспособить оборудование горной промышленности, электрические трансформаторы, или машины тренировки. Во многой подземной добыче полезных ископаемых это распространеная практика: направить и управлять потоком воздуха в непроветренные области, такие как поперечные области посредством подвешивания тонкой, легкой ткани, и запускания стойкой ткани как занавески перемычки (или паруса). Паруса перемычки повешены против потолка через туннельные открытия и растянуты в поперечные области так, чтобы поток воздуха мог быть отклонен далеко от туннелей и потока в поперечные области. Компании непрерывно пытаются обеспечить инновационные продукты и решения для диапазона вентиляции связанной названными перемычками, чтобы быть экономически выгодным, гибким, длительным, а также водо– и огнестойким. На структура перемычки оказывают влияние различные мер и качества вентиляции, которые делают перемычки на распределении воздуха через различные области подземных шахт, экстенсивно изученные и обширно описанные в литературе. Louw (1974) нашел большое разнообразие образцов потока воздуха для различных местоположений перемычки и качества. Kissell и Matta (1979) описали надлежащую систему вентиляции посредством обычной перемычки. Стендиш (1983) занимался исследованиями эффектов воздействия различных перемычек на вентиляционные особенности.

В известном исследовании Тэйлор и др. (1992) оценил переднее вентилирование для двух методов вентилирования, которые использует либо вентиляционную перемычку, либо реактивный (струйный) вентилятор. Воздействие перемычки паруса на сокращение концентрации метана в вентиляции лица была исследована Смитом и Stoltz (1991) и Thimons и др. (1999). Они оценили эффективность дующей системы вентиляции лица в управлении освобождения метана в области лица, в то время как вентиляция была выполнена с парусами перемычки с различными конфигурациями, качества и расстояния от лица. Они обсуждали, что концентрация метана затрагивает количество и качество свежего воздуха, достигающего лица, как и ожидалось. Кроме того, было показано, что выбор расстояния до перемычки может значительно улучшить вентиляцию до конца призматического вруба.

Ли и др. (1996) исследовали эффекты перемыкательной особенности на эффективности вентиляции и на сокращении концентрации дизельных твердых примесей в атмосфере. Они развивали компьютерные модели, чтобы изучить поколение, передачу и распределение дизельных твердых примесей в атмосфере и в секции. Они нашли, что сокращение дизеля твердых примесей в атмосфере может быть значительно под влиянием вентиляции схемы при использовании шланга трубки вентиля и перемычки, исчерпывая местоположения и руководство вентиляции.

Литература указывает на множество исследований эффективности перемычки, которые приводят к управлению пригодной для дыхания пылью. Tien (1988) и Поттс, и Дженковски (1988) изучали образец потока воздуха в рабочем лице и показали, что использование перемычки является существенным, чтобы избежать рециркуляции и для управления пригодной для дыхания пылью в области лица. Они утверждали, что поток воздуха заголовка максимизируется должным образом, устанавливая занавес перемычки.

Недавно исследователи изучили влияние расстояния неудачной перемычки на полевой поток при проведении подземных работ. Гудмен и Поллок (2004) изучали воздействия расстояния неудачной перемычки линии и показали, что изменения в расстоянии затрагивали возвращение уровня пыли воздушной трассы и возникновение непреобразованных газовых уровней вокруг сокращения барабана. Они пришли к заключению, что изменения в перемычке количества потока и расстояния неудачи воздействовали на эффективность из вентиляции лица. Тэйлор и др. (2005) разработал систему тестирования для имзерения воздушных профилей в местах между началом и концом паруса. Они нашли, что геометрия входа имела существенное влияние на образцах потока воздуха. Гудмен и др. (2006) использовали линию перемычки для ряда лабораторных оценок, чтобы исследовать воздействие расстояния неудачной перемычки. Они показали, что увеличение расстояния неудачной перемычки часто приводит к поднятию пылевого уровня, вероятно, из-за сокращения количества потока воздуха достигающего лица.

Наряду с развитием в экспериментальных исследованиях (некоторые из них были упомянуты выше), имеет место растущее число числовых исследований, обращающихся к проблеме. Одна из важных причин для использования вычислительной модели – иллюстративная превосходная степень представления результатов, что позволяет проектировщикам иметь увеличенное понимание проблемы. Польза понимания поведения потока жидкости приводит к улучшению точности и, следовательно, безопасности проекта с минимальной стоимостью исследования. Однако всесторонний процесс ратификации моделирования CFD против фактической горной промышленности экспериментально важная проблема в заявление CFD приводит к соответствующему проектированию системы вентиляции. Моделирование потока воздуха в подземныых горных выработках – один пример заявления CFD, моделирующего в горнодобывающей промышленности. Ван Хирден и Sullivan (1993) применяли CFD в оценке и улучшениеи условий окружающей среды в непрерывных шахтных и дорожных секциях заголовка. Даже при том, что они не утверждали свою модель, результаты представили хорошее понимание движения пыли и метана в предсказанных областях потока. Особенно интересны были воздушные скорости и эффект методов контроля за пылью на концентрациях пыли в типичном лице longwall. Сравнение их результатов с аналитическими предположениями, Brunner и др. (1995) использовал CFD, чтобы оценить эффекты изменение нормы потока воздуха в проветренной воздушной трассе на иерархическое представление вдоль крыши дыма и горячих газов из-за огня транспортного средства. В интересном исследовании, Wala и др. (2003) сообщается, что надлежащее развитие машинного кода, заявление программного обеспечения, и выбор размера сетки, и моделирование бури крайне важно, когда CFD служит инструментом оценки вентиляции лица. Сильвестер и др. (2004) использовали k-Ε модель, чтобы составлять бури в их трехмерной модели для системы вентиляции в пределах подземного сокрушения установки.

Отсутствующее в вышеупомянутых исследованиях; однако, числовой анализ поведения потока воздуха в пределах поперечной области подземного месторождения. Проблема особенно интересна не только для того, чтобы обеспечить воздух вентиляции тем трудно – toventilate области но также и для того, чтобы смыть загрязнители из этих областей. Этот текст стремится обращаться к важности из этой решающей безопасности выходят в окружающей среде подземного месторождения.