Файл: Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности.pdf

Г Л А В А V I I I

МОД Е Л И РОВАН И Е НЕСТАЦИОНАРНОГО^. ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ

СИСТЕМЫ УГОЛЬ—ЗАКЛАДКА—ПОРОДА НА ИНТЕГРАТОРЕ ЭИНП-3/66

§ 1. Методика моделирования

Из предыдущих глав (.главы V н VI) следует, что анали­ тическое решение уравнения теплопроводности па.раболичесiKoro типа при неоднородных начальных условиях и .гранич­ ных условиях четвертого рода приводит к очень сложным зависимостям, 'неудобным для практических инженерных расчетов без использования ЭВМ, тем более, что приведен­ ные выше решения были получены после некоторой схема­ тизации задачи, при которой реальная (неоднородная система тел была заменена системой с однородными телами. Если же

можно отнести к числу краевых задач теплопроводности, ко­ торые не имеют аналитического решения или решение кото­ рых сталкивается с принципиальными трудностями. Таким образом, при проектной последовательности выемки отдель­ ных угольных пачек и наклонных слоев вследствие сущест­ венного усложнения начальных условий задача построения температурного поля системы уголь—закладка—порода оста­ ется нерешенной. Кроме того, требуется оценка точности при­ веденного выше метода приближенного расчета температур­ ного поля указанной системы тел при восходящей или нис­

190

шенных моделирующих устройств. Для решения тепловых за­ дач применяются различные методы моделирования, основан­ ные на построении моделей с помощью решающих блоков и

191.

•етея моделью теплового поля, выраженного зависимостью (8.1), только в том случае, если соблюдено условие подобия

тепловых процессов в натуре. Поэтому выбор масштабов мо­ делирования зависит не только от геометрических размеров модели и параметров моделирующей ореды, но и от конструк­ ции и возможности моделирующего устройства, особенно его регистрирующей (измерительной) части.

До последнего времени отсутствовало простое, компакт- •ное и недорогое моделирующее устройство для решения не­ стационарных краевых задач. Применение же дорогостоящих

тия принципиально нового, удобного, простого и эффективно­ го прибора ЭИНП-3/66 для электрического моделирования двухмерных нестационарных потенциальных полей на электро­ проводной бумаге с распределенной емкостью [130, 131]. Один экземпляр из этой опытной партии был изготовлен по заказу ИГМ АН ГССР.

Интегратор состоит из двух основных частей: стенда электрической модели и стойки измерительных и питающих устройств. Электрическая модель исследуемой системы

разных сортов выоокоомной электропроводной бумаги, а с

192

.ранее по специальной методике [132]. Изготовленная модель помещается на стенде и прижимается к нему специальными планками. Измерительное устройство интегратора имеет пять фиксированных скоростей отклонения луча, которые соответ­ ствуют длительности процесса, моделирующего исследуемое

моделирования. На первой и второй скоростях отклонения лу­ ча (1 и 2 мсек) оказывается инерционность измерительного устройства и качественная картина процесса существенно искажается. Поэтому при работе на этих скоростях не всег­ да обеспечивается требуемая точность. Ощутимые погреш­ ности получаются и на третьей шкале. Таким образом, при моделировании с помощью интегратора ЭИНП-3/66 целесо­ образно пользоваться пятой или, по крайней мере, четвертой шкалой. А вообще, чем медленнее протекает процесс в мо­ дели, тем точнее будут результаты моделирования. В данном случае процесс теплообмена между закладкой и средой про­

брать т = 20000 час. Следовательно, масштаб времени выби­

т. е. исследуемое явление в натуре протекает в 144 миллиона раз медленнее, чем в модели.

горного массива, вовлеченного в одномерный нестационарный

процесс теплообмена с закладкой, 'Составляет 60 м. Следо­ вательно, линейный масштаб моделирования не может быть меньше 50, т. е. = 50. Максимальное удельное сопротив­ ление электропроводных бумаг, применяемых в настоящее время для моделирования, не превышает 1000 ком на квад­ рат. Допустим, модель угольного массива пласта IV изготов­ лена из такой бумаги, тогда масштаб сопротивления составит

где Ry = 149,25 см-грах/вт —удельное термическое сопротивле­ ние угольного массива (см. табл. 13);

/?б =1000 ком—электрическое сопротивление моделирующей бу­ маги на квадрат.

Следовательно, масштаб емкостей, согласно выражению

на стенде электрической модели интегратора создают элект­ рическую емкость не более 30,0 пер/ом2. Требуемую по усло­ виям моделирования удельную электрическую емкость не мо­ гут создать самые высококачественные конденсаторные плен­ ки. Таким образом, задачи, подобные рассматриваемым, не могут быть решены на стенде электрической модели .интегра­

194