RU2011843C1 - Process of synthesis of aerodynamic drag of branches of ventilation multi-ports - Google Patents

Abstract

FIELD: ventilation systems of shafts and mines. SUBSTANCE: invention can also be used for simplification of design circuits of network systems mentioned above. If obtained value of aerodynamic drag of branch of modelling multi-port has negative sign then order of sequence of any two mapping units is changed. Again aerodynamic drags are calculated till there will be obtained multi-port with positive aerodynamic drags of all branches. EFFECT: enhanced reliability of modelling of sections of ventilation system difficult for access. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области моделирования труднодоступных (выработанные пространства, зоны обрушений и затоплений и т. п. ) или в рассматриваемый момент не представляющих интерес с точки зрения расходов воздуха участков вентиляционных свечей шахт и рудников многополюсниками, а также к моделированию квадратичных сетевых систем: электрических, гидравлических, газовых и т. д. Изобретение также может быть применено для упрощения (сокращения) расчетных схем вышеперечисленных сетевых систем. The invention relates to the field of modeling inaccessible (worked out spaces, zones of collapse and flooding, etc.) or at the moment in question not of interest from the point of view of air consumption of sections of ventilation candles of mines and mines by multipoles, as well as to modeling quadratic network systems: electrical, hydraulic, gas, etc. The invention can also be applied to simplify (reduce) the design schemes of the above network systems.

Известен способ упрощения вентиляционных сетей многополюсниками [1] , сущность которого заключается в замене участка сети моделирующим многополюсником при соблюдении условия, что режим проветривания и расходы воздуха в оставшихся ветвях сети не изменяется. Для определения величин сопротивлений фиктивных линеаризованных сторон моделирующего многополюсника составляется система уравнений, описывающая данный многополюсник. В силу нелинейности системы она не имеет аналитического решения, поэтому предлагается приближенный способ определения величин сопротивлений с использованием электромоделирующего прибора ЭПМВС. Недостатками данного подхода являются: во-первых, сложность предварительной подготовки расчетной схемы; во-вторых, необходимость выполнения увязочного расчета для перехода к параметрам исходной сети; в-третьих, при многовариантных расчетах необходимо строить многополюсник каждый раз заново для каждого варианта, так как параметры многополюсника определяются по результатам одного фиксированного режима. There is a method of simplifying ventilation networks with multipoles [1], the essence of which is to replace a network section with a modeling multipole, subject to the condition that the ventilation mode and air flow in the remaining branches of the network does not change. To determine the resistance values of the fictitious linearized sides of the modeling multipole, a system of equations is written that describes this multipole. Due to the nonlinearity of the system, it does not have an analytical solution, therefore, an approximate method is proposed for determining the values of resistance using the electromodeling device EPMVS. The disadvantages of this approach are: firstly, the complexity of the preliminary preparation of the design scheme; secondly, the need to perform linking calculations to go to the parameters of the source network; thirdly, in multivariate calculations, it is necessary to build a multipole each time anew for each option, since the parameters of a multipole are determined by the results of one fixed mode.

Наиболее близким из известных способов моделирования труднодоступных или не представляющих интереса участков сетей, выбранным в качестве прототипа, является способ, основанный на выделении узлов, которыми эти участки оконтуриваются и связываются с остальной частью сети, соединении этих узлов фиктивными ветвями, создании двух различных режимов в исходной сети, измерении для каждого из режимов величин давлений в оконтуривающих узлах и расходов воздуха в ветвях, инцидентных к оконтуривающим узлам и расположенным вне моделирующего многополюсника, построении на основе полученных данных системы уравнений, описывающей многополюсник, и определении аэродинамических сопротивлений ветвей моделирующего многополюсника [2] . The closest known method for modeling hard-to-reach or uninteresting network sections, selected as a prototype, is a method based on selecting nodes with which these sections are outlined and connected to the rest of the network, connecting these nodes with dummy branches, creating two different modes in the original network, measuring for each of the modes of pressure values in the contouring nodes and air flow in the branches incident to the contouring nodes and located outside the modeling pole, building on the basis of the data obtained a system of equations describing the multipole, and determining the aerodynamic drag of the branches of the modeling multipole [2].

Однако известный способ имеет следующий недостаток. При определении величин аэродинамических сопротивлений ветвей моделирующего многополюсника возможны случаи, когда отдельные значения сопротивлений получаются с отрицательным знаком, что объясняется нелинейностью вентиляционных сетей. Наличие отрицательных значений аэродинамических сопротивлений делает невозможным выполнение дальнейших расчетов вентиляционной сети. However, the known method has the following disadvantage. When determining the aerodynamic drag values of the branches of a simulating multipole, there may be cases when individual resistance values are obtained with a negative sign, which is explained by the non-linearity of ventilation networks. The presence of negative values of aerodynamic drags makes it impossible to perform further calculations of the ventilation network.

Целью изобретения является повышение точности и адаптивности, а также расширение функциональных возможностей моделирования. The aim of the invention is to increase the accuracy and adaptability, as well as expanding the functionality of modeling.

Цель достигается тем, что в известном способе при получении значения аэродинамического сопротивления ветви моделирующего многополюсника с отрицательным знаком изменяют порядок следования двух любых оконтуривающих узлов, вновь производят расчет аэродинамических сопротивлений до получения многополюсника с положительными аэродинамическими сопротивлениями всех ветвей. Необходимо отметить, что точность расчетов расходов воздуха в оставшихся ветвях упрощенной сети не зависит от порядка следования оконтуривающих узлов моделирующего многополюсника, так как строится, по сути, один из множества возможных вариантов построения многополюсника, на базе одного и того же набора оконтуривающих узлов. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в случае получения отрицательного значения аэродинамического сопротивления ветви моделирующего многополюсника изменяют порядок следования оконтуривающих узлов многоплюсника. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими способами моделирования вентиляционных сетей не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия". The goal is achieved in that in the known method, when obtaining the aerodynamic drag value, the branches of the modeling multipole with a negative sign change the sequence of any two contouring nodes, the aerodynamic drags are calculated again to obtain a multipole with positive aerodynamic drags of all branches. It should be noted that the accuracy of calculating the air flow in the remaining branches of the simplified network does not depend on the order of the contouring nodes of the modeling multipole, since, in fact, one of the many possible options for constructing a multipole is constructed based on the same set of contouring nodes. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that in the case of obtaining a negative value of the aerodynamic drag, the branches of the modeling multipole change the sequence of the contouring nodes of the multipole. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "Novelty." Comparison of the proposed method not only with the prototype, but also with other methods of modeling ventilation networks did not allow us to identify signs that distinguish the claimed method from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "Significant differences".

На фиг. 1 представлен пpимеp исходной вентиляционной сети, которую необходимо упростить, так как распределение воздуха в части сети, оконтуренной узлами 6-9-23-26-6 и заключенной в многополюсник, изображенный штриховой линией, в данный момент не представляет интереса; на фиг. 2 - упрощенная вентиляционная сеть, где исключенная часть сети заменена фиктивными ветвями 6-9, 9-23, 23-26, 26-6 моделирующего многополюсника, аэродинамические сопротивления которых определяются расчетным путем; на фиг. 3 - упрощенная сеть, в которой произведено изменение порядка следования оконтуривающих узлов моделирующего многополюсника. In FIG. Figure 1 shows an example of an initial ventilation network, which needs to be simplified, since the air distribution in the part of the network contoured by nodes 6-9-23-26-6 and enclosed in a multipole shown by a dashed line is not of interest at the moment; in FIG. 2 - a simplified ventilation network, where the excluded part of the network is replaced by dummy branches 6-9, 9-23, 23-26, 26-6 of a simulating multipole, the aerodynamic drag of which is determined by calculation; in FIG. 3 - a simplified network in which the sequence of contouring nodes of a modeling multipole is changed.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Предположим, что необходимо произвести упрощение в исходной вентиляционной сети (фиг. 1), так как распределение воздуха в части сети, оконтуренной узлами 6-9-23-26-6 и заключенной в многополюсник, изображенный штpиховой линией, в данный момент не представляет интереса и поэтому из расчета исключается. На фиг. 2 представлена упрощенная сеть, где исключенная часть сети заменена фиктивными ветвями 6-9, 9-23, , 23-26 и 26-6, аэродинамические сопротивления которых определены по методике, представленной в [2] . При этом может сложиться такая ситуация, когда одна или несколько фиктивных ветвей моделирующего многополюсника могут иметь отрицательные значения аэродинамических сопротивлений. С целью исключения этого явления производят изменение порядка следования оконтуривающих узлов, т. е. строят новый многополюсник, например, 6-23-9-26-6, на базе тех же оконтуривающих узлов. После этого вновь выполняют расчет значений аэродинамических сопротивлений многополюсника. При наличии отрицательных значений аэродинамических сопротивлений вновь изменяют порядок следования оконтуривающих узлов, но уже других, чем в предыдущем случае, и вновь выполняют расчет аэродинамических сопротивлений до получения многополюсника с положительными аэродинамическими сопротивлениями всех ветвей. Suppose that it is necessary to simplify the initial ventilation network (Fig. 1), since the distribution of air in the part of the network contoured by nodes 6-9-23-26-6 and enclosed in a multipole shown by a dashed line is not of interest at the moment and therefore excluded from the calculation. In FIG. Figure 2 shows a simplified network, where the excluded part of the network is replaced by dummy branches 6–9, 9–23,, 23–26, and 26–6, the aerodynamic drag of which is determined by the procedure presented in [2]. In this case, a situation may arise when one or more dummy branches of a simulating multipole can have negative aerodynamic drag values. In order to eliminate this phenomenon, the sequence of contouring nodes is changed, i.e., a new multipole, for example, 6-23-9-26-6, is built on the basis of the same contouring nodes. After that, the aerodynamic drag values of the multipole are again calculated. If there are negative values of aerodynamic drags, the order of the contouring nodes is again changed, but already different than in the previous case, and the drag calculation is performed again until a multipole with positive aerodynamic drags of all branches is obtained.

В качестве конкретного примера выполнения заявленного способа предлагается упрощение сети, представленной в качестве иллюстрирующего материала на фиг. 1. При замене исключенной части сети многополюсником с фиктивными ветвями 6-9, 9-23, 23-26, 26-6 (фиг. 2) получают следующие значения аэродинамических сопротивлений (даПа*с2/м6) ветвей: R(6-9) = 0,00581; R(9-23) = -0,10733; R(23-26) = -151,872; R(26-6) = 0,07914. Отрицательные значений аэродинамических сопротивлений фиктивных ветвей 9-23 и 23-26 противоречат физической сущности и не позволяют вести дальнейшие расчеты. При изменении порядка следования оконтуривающих узлов многополюсника на последовательность 6-23-9-26-6 (фиг. 3), согласно предлагаемого способа, значения аэродинамических сопротивлений (даПа*с2/м6) фиктивных ветвей составляет: R(6-23) = 0,02767; R(23-9) = 0,08297; R(9-26) = 0,22546; R(26-6) = 0,58897, т. е. стали положительными, что позволяет выполнять дальнейшие расчеты данной сети. As a specific example of the implementation of the claimed method, it is proposed to simplify the network presented as illustrative material in FIG. 1. When replacing the excluded part of the network with a multipole with dummy branches 6-9, 9-23, 23-26, 26-6 (Fig. 2), the following values of the aerodynamic drag (daPa * s2 / m6) of the branches are obtained: R (6-9 ) = 0.00581; R (9-23) = -0.10733; R (23-26) = -151.872; R (26-6) = 0.07914. Negative aerodynamic drag values of the fictitious branches 9-23 and 23-26 contradict the physical nature and do not allow further calculations. When changing the order of the contouring nodes of the multipole to the sequence 6-23-9-26-6 (Fig. 3), according to the proposed method, the values of the aerodynamic drag (daPa * s2 / m6) of the dummy branches is: R (6-23) = 0 02767; R (23-9) = 0.08297; R (9-26) = 0.22546; R (26-6) = 0.58897, i.e., they have become positive, which allows further calculations of this network.

Предлагаемый способ может быть использован не только при упрощении вентиляционных сетей, но и при упрощении гидравлических, электрических, газовых, тепловых и других квадратичных сетевых систем. The proposed method can be used not only to simplify ventilation networks, but also to simplify hydraulic, electric, gas, thermal and other quadratic network systems.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышает точность упрощения сетевых систем; адаптивность способа к различным ситуациям, встречающимся на практике; расширяет функциональные возможности моделирования, реализовав возможность приведения упрощенной сети к виду, позволяющему выполнять ее расчет. Using the proposed method provides the following advantages in comparison with existing methods: it increases the accuracy of simplifying network systems; the adaptability of the method to various situations encountered in practice; expands the modeling capabilities by realizing the possibility of bringing the simplified network to a form that allows its calculation.

Claims (1)

СПОСОБ СИНТЕЗА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ВЕТВЕЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ МНОГОПОЛЮСНИКОВ при моделировании труднодоступных или не представляющих интереса участков сетей шахт и рудников, заключающийся в выделении оконтуривающих узлов этих участков, соединении их между собой фиктивными аэродинамическими сопротивлениями в виде многополюсника, создании двух различных режимов в исходной сети, измерении для каждого режима величин давлений и расходов в выделенных узлах, построении по полученным данным системы уравнений и определении аэродинамических сопротивлений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, адаптивности и расширения функциональных возможностей моделирования, при получении отрицательных значений аэродинамических сопротивлений изменяют порядок следования двух любых оконтуривающих узлов многополюсника, вновь производят расчет аэродинамических сопротивлений до получения многополюсника с положительными аэродинамическими сопротивлениями всех ветвей. METHOD FOR SYNTHESIS OF AERODYNAMIC RESISTANCES OF BRANCHES OF VENTILATION MULTIPLE-HOUSES when modeling hard-to-reach or uninteresting sections of mine and mine networks, which consists in distinguishing contouring nodes of these sections, connecting them together with fictitious aerodynamic drags in the form of a multi-path network the mode of pressure and flow rates in the selected nodes, the construction of the system of equations from the obtained data and the determination of the aerodrome amicheskih resistances, characterized in that, in order to increase accuracy, adaptability and expand functional modeling capabilities when receiving negative aerodynamic resistance values change the order of any two contouring multipole nodes again, calculate the aerodynamic resistances until multipole positive aerodynamic resistance of all branches.

Images