Кемерова Л.В.   Захаров Ю.Н.   Счастливцев Е.Л.   Потапов В.П.  

Об одной нестационарной модели движения примесей в закрытых водоемах

Докладчик: Кемерова Л.В.

Для Кузбасса весьма актуальна проблема утилизации отходов различных промышленных предприятий, в особенности углеперерабатывающих и углеобогатительных фабрик. Существующие технологии очистки и утилизации промышленных вод дорогостоящи или недостаточно эффективны. Альтернативным способом очистки шламовых вод был предложен метод отстаивания с использованием отработанных горных выработок. Применение этой технологии позволит значительно сократить затраты на очистку промышленных вод от опасных для окружающей среды примесей. Предложенная методика заключается в следующем: в отработанную горную выработку подаются промышленные воды, разбавленные проточными водами, скорость подачи регулируется системой насосов и поддерживается на определенном уровне; скорость откачивания воды из шахты также регулируется; через кровлю выработки происходит дополнительная, нерегулируемая, фильтрация жидкости. За счет регулирования работы системы насосов на входе и выходе из шахты поддерживается определенный уровень вод внутри выработки, а также сохраняются низкие скорости течения. Изучение процессов, протекающих в закрытых водоемах, представляет определенные практические сложности. В связи с этим возникает необходимость в применении математического и численного моделирования, главной задачей которых является прогнозирование заиливания шахты и возможных выбросов вредных веществ из горной выработки при изменении характера течения. В рамках решения данной практической задачи была разработана нестационарная модель течения жидкости в области со сложной геометрией, моделирующей топологию шахты. Жидкость считается вязкой и несжимаемой. Задача описывается нестационарной системой уравнений Навье-Стокса в переменных «вихрь - функция тока» с соответствующими начальными и граничными условиями. В модели учитываются процессы диффузии и переноса примесей, решается уравнение переноса примесей. Для нахождения численного решения вышеозначенных уравнений используются итерационный метод минимальных невязок неполной аппроксимации и метод продольно-поперечной прогонки. Приводятся расчеты задач с учетом и без учета фильтрации через кровлю горной выработки. При наличии фильтрации рассматривается два вида задания граничных условий на верхней кровле: зависящие от скорости и от давления.


К списку докладов