СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИМИТАЦИОННОГО И АНАЛИТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ТЕПЛОФИЗИКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Аннотация

Проведён анализ методов имитационного и аналитического моделирования теплообменных процессов в атмосфере горных выработок. Рассмотрены три модели: на основе введения коэффициента нестационарного теплообмена, решение задачи в полусопряжённой постановке с помощью преобразований Лапласа и численное решение методом конечных объёмов. Показано, что зависимости первой модели являются наиболее широко используемыми как в оценочных инженерных расчётах, так и в составе специализированных программ, т.к. не требуют больших затрат времени и вычислительных ресурсов. Однако установлено, что при больших временах теплообмена порядка 10 лет расчётное значение температуры воздуха с использованием коэффициента нестационарного теплообмена оказывается завышенным в несколько раз. Вторая модель позволяет получить более точное аналитическое решение дифференциальных уравнений теплообмена в квадратурах. Имитационное моделирование является наиболее детальным и точным и отличается вариативностью постановочных условий. Выявлены недостатки каждого из методов, к числу которых отнесены плохая адаптация к добавлению осложняющих факторов для аналитических и большая вычислительная ресурсоёмкость для имитационных методов. На основании проведённого сравнительного анализа методов моделирования теплообменных процессов в шахтной теплофизике сделано заключение, что аналитические и имитационные методы дополняют друга, поэтому оптимальным является их комплексное использование с целью извлечения преимуществ обоих методов.