Науковий вісник НГУ

Модифікація методу великих часток у задачі розрахунку аварійних вибухів рудничної атмосфери

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Екологічна безпека, охорона праці

Останнє оновлення: 19 листопада 2017

Опубліковано: 19 листопада 2017

Перегляди: 3286

Authors:

М.М.Налисько, канд. техн. наук, доц., Державний вищий навчальний заклад „Придніпровська державна академія будівництва та архітектури“, доц. кафедри безпеки життєдіяльності, м. Дніпро, Україна, e-mail: 59568@i.ua

Abstract:

Мета. Розробка ефективної схеми чисельного розрахунку спільного розв’язку задачі газової динаміки й хімічної кінетики горіння газоповітряного середовища на основі методу великих часток.

Методика. Математичне моделювання, чисельний експеримент, аналіз і узагальнення результатів.

Результати. Для спільного рішення задачі газової динаміки й хімічної кінетики горіння газоповітряної суміші пропонується ввести до чисельної схеми методу великих часток концентраційну функцію, що дозволяє враховувати багатокомпонентний склад газового середовища. Ця функція визначається на стадії формування розрахункової області, і в кожній комірці розрахункової схеми вона визначає мольну частку кожної речовини. Функція бере участь у розрахунку перетоків мас через границі розрахункових комірок, визначаючи масу перетікання по кожній речовині. Концентраційна функція дає можливість вводити до чисельної схеми рівняння хімічної кінетики у вигляді рівняння Арреніуса й розрізняти компоненти хімічної реакції та продукти горіння. У задачі розрахунку детонаційних вибухів виникають сильні градієнти тисків, що, при виході фронту ударної хвилі на границю „вільний вихід“ генерують нефізичні флуктуації параметра. Для виключення їх впливу на процес проводиться аналіз різних видів апроксимації параметрів у фіктивний шар розрахункової схеми. З аналізу фізичних процесів знайдено ефективний вид граничних умов „вільний вихід“ для задачі поширення ударної хвилі в каналі.

Наукова новизна. Модифікація чисельного методу великих часток за рахунок уведення концентраційної функції дозволяє проводити спільне рішення задачі газової динаміки й хімічної кінетики вибухового горіння газоповітряної суміші. Для коректної роботи граничних умов „вільний вихід“ в умовах розривних течій розроблена схема апроксимації параметра у фіктивний шар на основі ударної адіабати конкретного газу.

Практична значимість. Виконана модифікація методу великих часток дозволяє проводити чисельний експеримент із 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.

References:

1. Babkin, A. V., Kolpakov, V. I., Ohitin, V. N. and Selivanov, V. V., 2006. Numerical methods in problems of physics of fast processes. In: Applied continuum mechanics. Vol. 3. Moscow: MGTU im. N. E. Baumana [online]. Available at: <http://www.torrentino.online/torrent/789713>[Accessed 23 January 2017].

2. Kukudzhanov, V. N., 2006. Numerical methods in continuum mechanics. Moscow: MATI-RGTU [online]. Available at: <http://edu-lib.net/matematika-2/dlya-studentov/kukudzhanov-v-n-chislennyie-metodyi-v-mehanike-sploshnyih-sred-onlayn> [Accessed 23 January 2017].

3. Vasenin, I. M., Shrager, E. R., Kraynov, A. Y. and Paleev, D. Y., 2011. The mathematical modelling of nonsteady ventilation processes of coal mine working net. Computer researches and modelling, 3(2), pp. 155‒163.

4. Ageev, V. G., Grekov, S. P., Zinchenko, I. N. and Salahutdinov, T. G., 2013. Computer simulation development, spread and localization of explosions of methane-air mixtures in mines. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University, 1058, pp. 5‒12.

5. Skob, Yu. A., 2013. Numerical modeling of detonation in gas mixtures. The Journal of V.      N. Karazin Kharkiv National University, 1058, pp. 149‒157.

6. Polandov, Yu. H. and Babankov, V. A., 2014. The effect of the location of the source of ignition in the premises for the development of gas explosion. Fire and Explosion Safety, 3, pp. 68‒74.

7. Egorov, M. Yu., 2014. Davydov's method as a modern method of placing the computational experiment in solid propellant engine. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin, 37, pp. 6‒70.

8. Ilgamov, M. A. and Gilmanov, A. N., 2003. Non-reflecting conditions on boundaries of computational domain. Moscow: Fizmatlit [pdf]. Available at: <http://ikfia.ysn.ru/images/doc/chislovie_metody/IlgamovGilmanov2003ru.pdf> [Accessed 2 February 2017].

9. Iskovych-Lotoc'kyj, R. D., Ivanchuk, Ja. V., Povstenjuk, V. I. and Veselovs'kyj, Ja. P., 2016. Simulation of working processes in the pyrolysis plant for waste recycling, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1, 8(79) , pp. 11‒20 [pdf]. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/59419/55631 [Accessed 2 February 2017].

10. Lidskiy, B. V., Posvyanskiy, V. S. and Frolov, S. M., 2009. Nonreflecting boundary conditions on open boundaries for compressible and incompressible multidimensional flows. In: S. M. Frolov, ed. 2009. Combustion and explosion, 2, pp. 31‒35 [pdf]. Available at: <http://www.conferencecenter.ru/combex/conf2009.pdf> [Accessed 23 January 2017].

11. Pozdeev, S. V., Nekora, O. V., Demeshok, V. V. and Medved, B. Yu., 2016. Investigation of the behavior in fire timber frame with finite element method. Construction, Materials science, Mechanical Engineering: scientific works collection, Series: Life activity safety, 93, pp. 25‒31.

12. Chernai, A. V., Sobolev, V. V., Iliushin, M. A. and Zhitnik, N. E. The method of producing the mechanical pulse loading based on the laser-blasting explosive compositions of coatings, Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2, pp. 106‒111 [pdf]. Available at: <http://www.sibran.ru/upload/iblock/789/789051705b1d5f2d37dbb20809f27ca8.pdf > [Accessed 25 January 2017].  

5_2017_Nalisko
2017-11-15  2.09 MB  834

• < Попередня