Библиографическое описание:МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ОГРАЖДЕНИЯХ ПРИ ПОЖАРЕ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ : научное издание / И. Н. Пожаркова. - Текст : непосредственный // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2025. - Т. 21, № 3. - С. 15-24. - ISSN 1729-6501. - ISSN 2782-4624, DOI 10.36622/1729-6501.2025.21.3.002.
Аннотация:Рассмотрены возможности математического моделирования на базе программы Fire Dynamics Simulator процессов теплопередачи в ограждениях горной выработки объекта окончательной изоляции радиоактивных отходов. Обоснованы отличия температурного режима пожара в подобном сооружении от условий стандартных испытаний строительных конструкций на огнестойкость. Рассмотрен метод моделирования теплообмена в твердых телах при известном тепловом воздействии на основе численного решения одномерного уравнения теплопроводности. Описана модель горной выработки, включающая устройства для фиксации тепловых параметров газовой среды, температуры на поверхности и внутри горной породы на заданной глубине. Определен способ задания тепловых воздействий на ограждения, эквивалентных фиксируемым датчиками при моделировании пожара. Исследована чувствительность результатов моделирования к настройкам источника тепла, размеру ячеек расчетной сетки, величине временного шага, начальной температуре, исходному температурному профилю твердого тела, объему нагреваемого элемента и другим параметрам. Сделан вывод, что приемлемые точность и длительность расчета наблюдаются при задании источника тепла элементом «Приток», который позволяет обеспечить необходимое значение плотности теплового потока на поверхности ограждения, обуславливающее соответствующую величину температуры поверхности, а также температуру газа. Установлено, что значения температуры внутри ограждения совпадают с полученными при синхронном моделировании процессов тепломассообмена в газовой среде и теплообмена в горной породе при пожаре на объекте
The article considers the possibilities of mathematical modeling of heat transfer processes in the enclosures of a mine working of a final isolation facility for radioactive waste based on the Fire Dynamics Simulator program. We substantiated the differences in the temperature regime of a fire in such a structure from the conditions of standard tests of building structures for fire resistance. We considered a method for modeling heat exchange in solids with a known thermal effect based on the numerical solution of a one-dimensional heat conductivity equation. We described a model of a mine working, including devices for recording the thermal parameters of the gas environment, the temperature on the surface and inside the rock at a given depth. We determined a method for setting thermal effects on the enclosures equivalent to those recorded by sensors during fire modeling. We studied the sensitivity of the modeling results to the settings of the heat source, the size of the cells of the computational grid, the value of the time step, the initial temperature, the initial temperature profile of the solid, the volume of the heated element and other parameters. We concluded that acceptable accuracy and calculation duration are observed when specifying the heat source by the "Inflow" element, which allows for the required value of heat flux density on the surface of the enclosure, which determines the corresponding value of the surface temperature, as well as the gas temperature. We established that the temperature values inside the enclosure coincide with those obtained during synchronous modeling of heat and mass transfer processes in a gas environment and heat exchange in rock during a fire at the facility
