способ синтеза аэродинамических сопротивлений ветвей вентиляционных многополюсников

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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] .

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.

Целью изобретения является повышение точности и адаптивности, а также расширение функциональных возможностей моделирования.

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".

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.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

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.

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.

Предлагаемый способ может быть использован не только при упрощении вентиляционных сетей, но и при упрощении гидравлических, электрических, газовых, тепловых и других квадратичных сетевых систем.

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.