Численное моделирование процесса проветривания карьера при проведении массовых взрывов по пылевому фактору

摘要

Цель работы. Оценка влияния местоположения массовых взрывов, начальной высоты подъема пылегазового облака и скорости ветрового потока на верхнем борту карьера на время естественного проветривания карьера и уровень загрязнения атмосферы верхнего борта карьера вниз по ветровому потоку по пылевому фактору. Методика. Компьютерное моделирование аэродинамики и переноса мелкой пыли в двухмерной геометрии выполнено с использованием программы COMSOL. Для вычисления аэродинамических характеристик применялось приближение несжимаемой жидкости с привлечением стандартной (к-ε)-модели турбулентности. Процесс распространения мелкой пыли промоделирован посредством численного решения конвективно-диффузионногоуравненияпереноса загрязнений сучетом скорости оседания. Численные эксперименты при фиксированной начальной концентрагщи мелкой пыли и вариации скорости набегающего ветрового потока выполнены для трех местоположений массовых взрывов и шести значений начальной высоты (от 70 до 420 м с шагом 70 м) пылегазового облака.Результаты и их анализ. Отмечено существенное качественное (но не количественное) сходство в рассчитываемых пространственно-временных показателях для мелкой пыли и газовой компоненты. Показано, что для рециркуляционной схемы проветривания наибольшая продолжительность очищения пространства карьера от пыли наблюдается при массовых взрывах, смещенных к наветренному борту карьера. Спрогнозирован волнообразный характер выноса пылевых загрязнений с разными высотой максимумов и временем выхода на максимальное значение. Продемонстрированы различия в процессах проветривания карьера при массовых взрывах по мелкой пыли и газовой компоненте, не противоречащих физике прогресса. Выводы и область применения. Получена функциональная зависимость, позволяющая прогнозировать время достижения первого максимума пылевого загрязнения атмосферы на верхнем борту карьера вниз по потоку как функции двух переменных - начальной высоты подъема пылегазового облака и скорости набегающего ветрового потока.