Решение трехмерной задачи газовой динамики и переноса метана в угольной шахте с использованием параллельных вычислений
Диссертация
Изучен процесс реверса вентиляции сети горных выработок. Выяснено, что в процессе реверсирования имеют место скачки колебаний расхода воздуха через выработанное пространство, вследствие которых в лаву из области обрушения может поступать метановоздушная смесь с опасной концентрацией метана. Разработанная методика позволяет прогнозировать такие выбросы заранее до начала реверсирования работы… Читать ещё >
Список литературы
- Скочинский А.А., Комаров В. Б. Рудничная вентиляция — M. — Л.: Углетехиздат, 1949. — 442 с.
- Абрамов Ф.А., Тян Р.Б. Методы и алгоритмы централизованного контроля и управления проветриванием шахт. Киев, Паукова думка, 1973. — 184с.
- Багриновский А.Д. Основы теории, методы расчета и анализа шахтных вентиляционных сетей. М., ИГД им. А. А. Скочинского, 1965.
- Цой С., Рязанцев Г. К. Принцип минимума и оптимальная политика управления вентиляционными и гидравлическими сетями. — Алма-Ата, Наука, 1968.
- Цой С. Автоматическое управление вентиляционными системами шахт. -Алма-Ата, Наука, 1975. 335с.
- BIHL CH. Telecontrole, automatisation, calcul electronique dans l’aerage Telecontrole et automatisation du fond dans le houilleres suropeenes. Paria. Dunod, mars, 1967.
- FROGER C. Mesures d’aerage et calcul desriseaux miniers. Congressus Internationalis Jeachimigas de fodinarum Ventilatione, 1968.
- Ярцев B.A. Аэродинамическое сопротивление обрушений // Изв.вузов. Горный журнал. 1966. — № 2.
- Пучков JI.A. Аэродинамика подземных выработанных пространств. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 1993. — 267с.
- Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1985. — 238с.
- Пучков JI.A. Аэрогазодинамические основы оперативного управления вентиляцией высокопроизводительных угольных шахт: Дис. докт. техн. наук. М., 1974. 386 с.
- Милетич А.Ф. Утечки воздуха и их расчет при проветривании шахт. М.: Недра, 1968. — 146с.
- Клебанов Ф.С. О расчете шахтных вентиляционных сетей, содержащих выработки с переменным расходом воздуха. Научные сообщения. Выпуск 115. — М.: ИГД им. Скочинского, 1974.
- Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. М.: Недра, 1975. — 167с.
- Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях. М.: Наука, 1974. — 135с.
- Куликов В.П. Исследование и расчет утечек воздуха через зоны обрушения железорудных шахт // Изв. Вузов. Горный журнал. — 1961. № 1.
- Алехичев С.П., Пучков JI.A. Аэродинамика зон обрушения и расчет блоковых утечек воздуха. JL: Наука, 1968 — 66с.
- McPherson M.J. and Brunner D.J., 1983. An Investigation into the Ventilation of a longwall Districte in a Coal Mine, Final Report to the US DOE, 152p.
- Шашмурин Ю.А. Фильтрационные утечки рудничного воздуха. JL: Наука, Л.О., 1970. — 130 с.
- Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. / Колл. монография под ред. П.Я. Полубариновой-Кочиной. М.: Наука, 1969. — 546с.
- Соколов Э.М., Качурин Н. М., Цатурян С. И. Влияние газодинамической связи горных выработок с поверхностью на состав рудничного воздуха. — Известия ВУЗов. Горный журнал, 1979, № 7, с. 52−56.
- Лапко В.В., Федяев О. И., Касимов О. И. Исследование параметров дегазации подработанных угольных пластов на математической модели. -Известия ВУЗов. Горный журнал, 1980, № 9, с. 63−68.
- Бусыгин К.К., Попов И. Н., Зинченко И. Н. Закономерности изменения концентрации метана в выработанном пространстве вблизи очистной выработки. В ich.: Вентиляция шахт и рудников. Вып. 5. / Межвед. сб-к научн. трудов. — Л.: ЛГИ, 1978, с. 42−47.
- Мясников A.A., Богатырев В. Д., Бонецкий В. А. Влияние колебаний давлений воздуха на аэродинамический режим выработанного пространства. ФТПРПИ, 1980, № 3, с. 85−89.
- Глузберг Е.И., Гращенков Н. Ф., Шалаев B.C. Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах. М.: Недра, 1988. -181 с.
- Абрамов Ф.А., Фельдман Л. П., Святный В. А. Моделирование динамических процессов рудничной аэрологии. — Киев: Наукова думка, 1981. -284 с.
- Фельдман Л.П. Уравнения неустановившегося движения метановоздушной смеси в выработках и выработанном пространстве участка. Разработка месторождений полезных ископаемых, вып. Ю./Респ. межвед. сб-к. — Киев: Технжа, 1967, с. 95−105.
- Фельдман Л.П. Исследование движения и диффузии газовых смесей в выработанных пространствах участков угольных шахт численными методами. // Известия ВУЗов. Горный журнал, 1977, № 2, с. 74—81
- Каледина Н.О., Малашкина В. А. Промышленное извлечение метана на действующих угольных шахтах комплексной системой «вентиляция-дегазация». // Горный информационно-аналитический бюллетень, том 13, № 1, 2006, с.413−425.
- Сенченко И.С. Управление газовыделением из выработанного пространствалавы. Безопасность труда в промышленности, 1973, № 10. -с.48−52.
- Мясников A.A. Управление газовыделением при очистных работах. -Безопасность труда в промышленности, 1972, № 11. с.28−31.
- Мясников A.A., Колотовкин Л. Д. Борьба с местными скоплениями метана на сопряжении выработок с вентиляционными штреками. Тр. ВостНИИ, т.12. Вопросы безопасности в угольных шахтах. Кемерово, 1972. с. 161 175.
- Колмаков В.А., Тарасов Б. Г., Кокорин П. И. Борьба со скоплениями метана на сопряжениях лав с вентиляционными штреками в условиях шахт Ленинского района. Тр. КузПИ, вып. 2. Вопросы рудничной аэрологии. Кемерово, 1969. — с.44−62.
- Лидин Г. Д., Мясников А. А. Управление газовыделением средствами вентиляции. В кн.: Проблемы рудничной аэрологии и применение электрической энергии в воспламененных средах. М.: Недра, 1974. — с.96−109.
- Калиев С.Г., Вольский В. К., Машрапов Ш. Ж. Опыт применения управления газовыделением средствами вентиляции при отработке газоносных пластов. Тр. ВостНИИ, т.29. Управление газовыделением в угольных шахтах. Кемерово, 1977. — с.6−11.
- Калиев С.Г., Машрапов Ш. Ж. Применение схемы с газодренажным штреком для управления газовыделением на участке. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, № 13, 1978. — с. 2628. '
- John W. Stevenson. Effects of bleeder entries during atmospheric pressure changes. Mining Engineering, 1968, № 6.
- Thakur, P.C. Optimum width of longwall faces in highly gassy coal mines. CONSOL Energy Inc., Morgantown, WV, USA: 12th U.S./North American Mine Ventilation Symposium 2008 Wallace, 2008.
- Пучков Л. A., КрасюкНН., Шайдо С. П., Пинскер В. Л. Метано без опасность высокопроизводительных выемочных участков. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2006, № 7. с.5−18.
- Каледина Н.О., Аношина И. М. Аэродинамические критерии эффективности извлечения метана из выработанных пространств действующих шахт. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2004, № 8. -с. 106−109.
- Каледина Н.О. О методологии проектирования систем вентиляции угольных шахт. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2007, № 1. с.207−212.
- Каледина Н.О., Карпухин А. В. Проблемы управления метановыделением на высокопроизводительных газообильных шахтах. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2007, № 1. — с.216−220.
- Кобылкин С.С. К вопросу о рациональных схемах проветривания высокопроизводительных выемочных участков угольных шахт. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2009, № 12. с.90−97.
- Пучков JI.A., Сластунов C.B. Решение проблемы метанобезопасности угольных шахт ключевая задача угольной отрасли России. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2006, № 1. — с.9−22.
- Пучков Л.А., Сластунов C.B. Проблемы угольного метана мировой и отечественный опыт их решения. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2007, № 4. — с.5−24.
- Шейдеггер А.Е. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Гостоптехиздат, 1960.-250с.
- Щелкачев В.Н., Лапук Б. Б. Подземная гидравлика. М.: Гостоптехиздат, 1949.
- Чарный И.А. Основы подземной гидравлики. М.: Гостоптехиздат, 1956.
- Paul B.C. et al. Prediction of Air flows through broken rock by Finite Differenceth
- Grids. / Proceedings of the 4 US Mine Ventilation Symposium, Berkely, California, 1989.
- Самарский А.А., Попов Ю. П. Разностные схемы газовой динамики. M.: Наука, 1975. — 352с.
- Рождественский Б.Л., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений. -М.: Наука, 1968. 592с.
- Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972.-418с.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. — 616с.
- Годунов С.К., Забродин А. В., Иванов М. Я. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. — 400с.
- Годунов С.К. разностный метод расчета ударных волн. // Успехи мат. наук. 1957. — т. 12, № 1. — с. 176−177.
- Годунов С.К., Забродин A.B., Прокопов Г. П. Разностная схема для двумерных нестационарных задач газовой динамики и расчет обтекания с отошедшей ударной волной. // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1961. — т.1, № 6. — с.1020−1050.
- Тилляева Н.И. Обобщение модифицированной схемы С. К. Годунова на произвольные нерегулярные сетки. // Ученые зап. ЦАГИ. 1986. Т. 17, № 2. — с. 18−26.
- Писаренко М.В. Области использования различных схем управления газовыделением. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. -№ 8.-с.249−252.
- Стекольщиков Г. Г., Золотых С. С., Субботин А. И. Способ комбинированного проветривания выемочных участков и полей с применением газоотсасывающих вентиляторов. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. № 4. — с. 132−135.
- Харитонов В.Г., Смирнов A.B., Ремезов A.B., Кадошников A.B., Филимонов К. А. Создание безопасных условий в высокопроизводительных очистных забоях. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2006. № 5. — с. 47−50.
- Шевченко JI. А. Актуальные вопросы безопасности при подземной добыче угля в Кузбассе. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 4. — с.32−39.
- Портола В.А. О повышении эффективности извлечения метана из шахт при эксплуатации высокогазоносных пластов. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2007. № 3. — с. 10−12.
- Касимов О.И., Балинский Б. В., Ищенко П. П. Борьба с газовыделением на выработанных пространствах при столбовой системе разработки. Уголь Украины, 1972, № 2, с.38−41.
- Газообильность каменноугольных шахт. / Ефремов К. А., Дубов Г. П., Дьячков А. И. и др. М.: Недра, 1974, 208 с.
- Орлов A.A. Периодические (вторичные) осадки кровли и методы их выявления / В. Ю. Сетков //Уголь Украины. 1973, № 1. — С. 12−16.
- Айруни А. Т., Духовный Е. И., Деев Ю. В. и др. Дегазация выработанных пространств: Обзор / А. Т. Айруни, Е. И. Духовный, Ю. В. Деев и др. // — М.: ЦНИЭуголь, 1976. 57 с.
- Абрамов Ф.А., Гренингер Б. Е., Соболевский В. В., Шевелев Г. А. Аэрогазодинамика выемочного участка. Киев. Изд-во «Наукова думка», 1972.
- Мягенький В.И. Сдвижение и дегазация пород и угольных пластов при очистных работах. Киев. Изд-во «Наукова думка», 1975.
- Тарасов Б.Г. Прогноз газообильности выработок и дегазация шахт. М. «Недра», 1972.
- Преслер, В. Т. Оперативный прогноз газообильности выемочных участков при комбинированном проветривании / Преслер В. Т., Золотых С. С., Стекольщиков Г. Г. // Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001. 64 с.
- Абрамов Ф.А., Фельдман Л. П., Святный В. А. Моделирование динамических процессов рудничной аэрологии. Киев: Наукова думка, 1981. -284 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840 с.
- Отчет о НИР. Разработка рекомендаций по управлению аэрогазодинамическими процессами в выработанном пространстве при комбинированном способе проветривания и высоких скоростях продвигания очистного забоя. Кемерово 2007. — 78 с.
- Кузнецов С.В., Кригман Р. Н. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. М.: Наука, 1978. — 122 с.
- Крайко А.Н., Миллер Л. Г., Ширковский И. А. О течениях газа в пористой среде с поверхностями разрыва пористости. // ПМТФ. 1982, № 2.
- Механика насыщенных пористых сред. / Николаевский В. Н., Басниев К. С., Горбунов А. Т., Зотов Г. А. М.: Недра, 1979. — 334с.19: Справочник по теплообменникам. В двух томах. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1987. 561 с.
- Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. / МакНИИ, Макеевка-Донбасс, 1989, 320 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учебное пособие. BIO т. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука. 1986. — 736 с.
- Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975.
- Вилюнов В.Н., Ушаков В. М., Шрагер Э. Р. О воспламенении цилиндрического канала конденсированного вещества в полузамкнутом объеме // Физика горения и взрыва, 1970. Т. № 2. — С.311−317.
- Крылов А.Н. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики, имеющих приложения в технических вопросах Ленинград: Издательство Академии Наук СССР, 1932. — 472с.
- Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing Interface, second edition, William Gropp, Ewing Lusk, and Anthony Skjellum, 1999.
- Воеводин B.B., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. — 608 с.
- MP I—The Complete Reference: Volume 1, The MPI Core, Marc Snir, Steve Otto, Steven Huss-Lederman, David Walker, and Jack Dongarra, 1998.
- Message Passing Interface Forum, Document for a Standard Message-Passing Interface, 1993. Version 1.0. URL: http://www.mpi-forum.org/docs/docs.html
- Топорков B.B. Модели распределенных вычислений. M.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004, — 320 с.
- Букатов А.А., Дацюк В. Н., Жегуло А. И. Программирование многопроцессорных вычислительных систем. Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР», 2003. — 208 с.
- Сайт МВЦ ТГУ. URL: http://www.skif.tsu.ru
- Леонид Черняк. НРС, пятнадцать лет эволюции: URL: http://www.osp.ru
- Laksono Adhianto, Barbara Chapman. Performance modeling of communication and computation in hybrid MPI and OpenMP applications // Simulation modeling. Practice and theoiy. 15(2007). 481−491.
- Ewing Lusk, Anthony Chan. Early Experiments with the OpenMP/MPI Hybrid Programming Model // IWOMP 2008, LNCS 5004, pp. 36−47, 2008.
- Holger Brunst and Bernd Mohr. Performance Analysis of Large-Scale OpenMP and Hybrid МРЮрепМР Applications with VampirNG // IWOMP 2005/2006, LNCS 4315, pp. 5−14, 2008.
- MPI—The Complete Reference: Volume 2, The MPI-2 Extensions, William Gropp, Steven Huss-Lederman, Andrew Lumsdaine, Ewing Lusk, Bill Nitzberg, William Saphir, and Marc Snir, 1998.149
- Message Passing Interface Forum, MPI-2: Extensions to the Message-passing Interface, July 1997. URL: http ://www.mpi-forum.оrg/doсs/doсs.html
- Kimpe D., Lani A., Quintino Т., Vandewalle S., Poedts S., Deconinck H. A Study of Real World I/O Performance in Parallel Scientific Computing. PARA 2006, LNCS 4699. 2007. 871−881.
- Borrffl J., Oliker L., Shalf J., Shan H. Investigation Of Leading HPC I/O Performance Using A Scientific-Application Derived Benchmark. SC07. 2007.
- Barbara Chapman, Gabriele Jost, Ruud van der Pas. Using OpenMP Portable Shared Memory Parallel Programming. The MIT Press. October 2007
- OpenMP. URL: http://www.openmp.org
- Эндрюс Г. Основы многопоточного, параллельного и распределенного программирования. Издательский дом «Вильяме», 2003. — 504с.
- Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1995.
- Медведев Б.И., Гущин А. М., Лобов В. Л. Естественная тяга глубоких шахт. -М.: Недра, 1985.-77 с.
- КоровкинЮ.А., Савченко П. Ф., Саламатин А. Г., Постников В. И. Теория и практика длиннолавных систем. М.: Техгормаш, 2004. — 600 с.