|
Чисельне моделювання аварійних вибухів рудникової атмосфери
М.М. Налисько1*, Л.І. Барташевська2,
1 Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська
державна академія будівництва та архітектури»,
м. Дніпро, Україна
2 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна
*Відповідальний
автор: e-mail: 59568@i.ua
Физико-технические проблемы горного производства,
2020, (22), 85-102.
https://doi.org/10.37101/ftpgp22.01.007
full
text (pdf)
АННОТАЦІЯ
Мета. Розробка ефективної схеми чисельного розрахунку спільного розв'язку завдачі газової динаміки й хімічної кінетики горіння газоповітряного середовища на основі методу великих часток.
Методика. Математичне моделювання, чисельний експеримент, аналіз і узагальнення й результатів.
Результати. Для спільного рішення задачі газової динаміки і хімічної кінетики горіння газоповітряної суміші пропонується ввести в чисельну
схему методу великих часток концентраційну
функцію, яка дозволяє враховувати багатокомпонентний
склад газового середовища. Концентраційна
функція дає можливість вводити в чисельну схему рівняння хімічної кінетики в вигляді рівняння Арреніуса і розрізняти компоненти хімічної реакції і продукти горіння. У задачі розрахунку детонаційних вибухів виникають сильні градієнти тисків, які, при виході фронту ударної хвилі на границю вільний вихід генерують нефізичні флуктуації параметра. Для виключення
їх впливу проводиться аналіз різних видів апроксимації параметрів в фіктивний шар розрахункової схеми. З аналізу фізичних процесів знайдений ефективний вид граничних умов
вільний вихід для задачі поширення ударної хвилі в каналі.
Наукова новизна. Модифікація чисельного методу великих часток
за рахунок введення концентраційної функції дозволяє отримувати спільне рішення задачі газової динаміки і хімічної кінетики вибухового горіння газоповітряної суміші. Для коректної роботи граничних умов вільний вихід в умови розривних течій розроблена схема апроксимації параметра в фіктивний
шар на основі ударної адіабати конкретного газу.
Практична значимість. Виконана модифікація методу великих часток
дозволяє проводити чисельний експеримент з розрахунку безпечних відстаней при аварійних газових вибухах в умовах вугільних шахт, а також на основі розрахунку поширення ударної повітряної хвилі по каналу визначати динамічні навантаження на вибухозахисні споруди.
Ключові слова: газоповітряна суміш; аварійний вибух; чисельний розрахунок; метод
великих часток; концентраційна
функція; невідбиваюча границя.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Бабкин, А.В., Колпаков, В.И., Охитин,
В.Н. & Селиванов, В.В. (2006). Прикладная механика сплошных сред.
Т.3 Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов.
Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 520 с.
2. Кукуджанов, В.Н. Численные
методы в механике сплошных сред. (2006). Москва: «МАТИ»-РГТУ,
158 с.
3. Васенин, И.М., Шрагер,
Э.Р., Крайнов, А.Ю. & Палеев
Д.Ю. (2011). Математическое моделирование нестационарных процессов
вентиляции сети выработок угольной шахты. Компьютерные исследования и
моделирование, (2), 155–163.
4. Агеев, В.Г., Греков, С.П., Зинченко, И.Н. & Салахутдинов Т.Г. (2013). Компьютерное моделирование
развития, распространения и локализации взрывов метановоздушных
смесей в горных выработках. Вісник Харківського національного університету, (1058), 5–12.
5. Скоб, Ю.А. & Угрюмов,
М.Л. (2013). Численное моделирование детонации в газовых смесях. Вісник Харківського
національного університету,
(1058), 149–157.
6. Поландов, Ю.Х. & Бабанков, В.А. (2014). Влияние места расположения
источника воспламенения в помещении на развитие взрыва газа. Пожаровзрывобезопасность, (3), 68–74.
7. Егоров, М. Ю. Метод Давыдова – современный метод
постановки вычислительного эксперимента в ракетном твердотопливном
двигателестроении. (2014). Вестник Пермского национального
исследовательского политехнического университета. Серия: Аэрокосмическая
техника, (37), 6–70.
8. Ильгамов, М.А. & Гильманов, А.Н. (2003). Неотражающие условия на
границах расчетной области. Москва: Физматлит,
240 с.
9. Лидский, Б.В., Посвянский
В.С. & Фролов С.М. (2009). Неотражающие
граничные условия на открытых границах для сжимаемых и несжимаемых
многомерных течений. Горение и взрыв, (2), Москва: Торус Пресс,
31–35.
10. Поздеев, С.В., Некора, О.В., Демешок, В.В.
& Медведь, Б.Ю. (2016). Исследование поведения деревянной плиты при
пожаре с помощью метода конечных элементов. Строительство,
материаловедение, машиностроение: сб. научн.
трудов, (93), 25–31.
11. Чернай, А.В., Соболев,
В.В., Илюшин, М.А. & Житник, Н.Е. (1994). О методе получения
механических импульсов нагружения, основанном на
лазерном подрыве покрытий из взрывчатых составов. Физика горения и
взрыва, (2), 106–111.
12. Белоцерковский, О.М. & Давыдов, Ю.М. (1982). Метод
крупных частиц в газовой динамике. Москва: Наука, 392 с.
|
