Влияние геометрических параметров и математического описания CFD-модели на пространственное распределение загрязняющих веществ внутри карьерного пространства, на примере программного комплекса ANSYS Fluent

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-6-42-46

Читать на русскоя языкеО.В. Назарчук
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Russian Mining Industry №6 / 2024 p. 42-46

Резюме: Актуальность исследований, представленных в статье, обусловлена возросшим интересом специалистов в области аэрологии карьеров к применению современных программных комплексов для расчета аэрологических параметров атмосферы глубоких карьеров. Специалистами поднимаются вопросы, до каких пределов происходит снижение воздушных потоков на дне карьера, как происходит циркуляция атмосферного воздуха внутри карьерного пространства и какие параметры источника загрязнения можно использовать для корректного распределения вредностей в карьерном пространстве. Приведены результаты анализа численных экспериментов по моделированию процесса загрязнения от стационарных источников и циркуляции атмосферного воздуха в зависимости от высоты препятствий, расположенных в верхней части борта карьера. Моделирование проводилось на основе трехмерной CFD-модели (модели вычислительной гидродинамики) атмосферы карьера рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК», разработанной в программном комплексе ANSYS Fluent, с учетом орографии прилегающей к карьеру территории. Набор уравнений, используемый для описания аэродинамики атмосферы карьера, является классическим для решения подобного рода задач.

Ключевые слова: CFD-моделирование, карьер, загрязнение атмосферы, аэротермодинамика, температурные инверсии, загрязнение, предельно допустимая концентрация, ANSYS Fluent

Для цитирования: Назарчук О.В. Влияние геометрических параметров и математического описания CFD-модели на пространственное распределение загрязняющих веществ внутри карьерного пространства, на примере программного комплекса ANSYS Fluent. Горная промышленность. 2024;(6):42–46. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-6-42-46

Информация о статье

Поступила в редакцию: 13.10.2024

Поступила после рецензирования: 18.11.2024

Принята к публикации: 25.11.2024

Информация об авторах

Назарчук Олег Васильевич – младший научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. М.: Недра; 1975. 248 с.

2. Никитин В.С., Битколов Н.З. Проветривание карьеров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра; 1975. 254 с.

3. Пененко В.В., Алоян А.Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. Новосибирск: Наука; 1985. 256 с.

4. Ястребова К.Н. Повышение интенсивности естественного воздухообмена в рабочих зонах карьеров на основе аэродинамического профилирования подветренных бортов: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург; 2015. 118 с.

5. Драгунский О.Н. Разрушение внутрикарьерных инверсий естественными ветровыми потоками. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(2):14–19. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-14-19 Dragunskiy O.N. Destruction of inversions by natural winds inside open pit mines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(2):14–19. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-14-19

6. Гендлер С.Г., Борисовский И.А. Управление аэродинамическими процессами при разработке золоторудных месторождений открытым способом. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(2):99–107. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-2-0-99-107 Gendler S.G., Borisovsky I.A. Aerodynamic control in open pit gold mining. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(2):99–107. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-2-0-99-107

7. Гендлер С.Г., Борисовский И.А. Оценка эффективности естественного проветривания карьеров при отработке золоторудных месторождений на основе математического моделирования аэродинамических процессов. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020;(4):441–452. Gendler S.G., Borisovsky I.A. Estimation of the efficiency of natural ventilation of pits during mining the gold deposit based on mathematical modeling of aerodynamic processes. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2020;(4):441–452. (In Russ.)

8. Гендлер С.Г., Борисовский И.А. Оценка особенностей формирования температурных инверсий при открытой добыче полезных ископаемых в условиях Арктики. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021;(4):59–75. Gendler S.G., Borisovsky I.A. Estimation of peculiarities of temperature inversion formation in open mining in the arctic conditions. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2021;(4):59–75. (In Russ.)

9. Гридина Е.Б., Петров И.А. Опыт математического моделирования процесса проветривания Оленегорского карьера в программном комплексе Flowvision. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(S5-1):32–42. Gridina E.B., Petrov I.A. Experience of mathematical modeling of ventilation Olenegorsk career in the software package Flowvision. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(S5-1):32–42. (In Russ.)

10. Гридина Е.Б., Черкай З.Н. Аэрология горных предприятий (карьеров). СПб.: ЛЕМА; 2017. 190 с

11. Козырев С.А., Вассерман А.Д., Осинцева А.В. Оценка параметров аэрации и загрязнения атмосферы карьеров вредными технологическими примесями. Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2009;12(4):588–590. Режим доступа: https://vestnik.mauniver.ru/v12_4_n37/articles/05_kozyr.pdf (дата обращения:

19.10.2024). Kozyrev S.A., Vasserman A.D., Osintseva A.V. Assessment of the aeration parameters and the open pit atmosphere polluted with adverse technological impurities. Vestnik of MSTU. 2009;12(4):588–590. (In Russ.) Available at: https://vestnik.mauniver.ru/v12_4_n37/articles/05_kozyr.pdf (accessed: 19.10.2024).

12. Амосов П.В., Новожилова Н.В. Исследование влияния температурного градиента на формирование метеополей атмосферы карьера (на базе численного моделирования). Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(S56):528– 534. Amosov P.V., Novozhilova N.V. Study of thermal gradient impact on formation of meteorological fields in open-pit atmosphere (based on numerical modeling). Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015;(S56):528–534. (In Russ.)

13. Козырев С.А., Скороходов В.Ф., Никитин Р.М., Амосов П.В., Массан В.В. 3D компьютерное моделирование характера распределения воздушных потоков на поверхности и в карьерном пространстве глубоких карьеров с учетом реального рельефа местности и масштаба карьера. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(S56):399–403. Kozyrev S.A., Skorokhodov V.F., Nikitin R.M., Amosov P.V., Massan V.V. 3D computer modeling of air flow distribution on surface and in open-pit space of deep open-pits with taking into account real relief and open-pit scale. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2015;(S56):399–403. (In Russ.)

14. Raj K.V. Three-dimensional computational fluid dynamics models of pollutant transport in a deep open pit mine under Arctic air inversion and mitigation measures [Thesis of Ph.D.]. Available at: https://scholarworks.alaska.edu/handle/11122/5756 (accessed: 17.10.2024).

15. Кондраков О.В., Крючин О.В., Волосатов М.Ю., Клетров С.Ю. Моделирование распространения загрязняющих веществ в атмосфере на основании модели «Факела». Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2011;16(1):196–198. Kondrakov O.V., Kryuchin O.V., Volosatov M.Yu., Kletrov S.Yu. Modeling of distribution of polluted substances in atmosphere on base of “Torch” model. Vestnik Tambovskogo Universiteta. Seriya: Estestvennye i Tekhnicheskie Nauki. 2011;16(1):196–198. (In Russ.)