Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 1.

Амосов П. В. и др. Разработка модели аэротермодинамики атмосферы. В исследовании другой группы китайских ученых (Huang Z. с коллегами) (Huang Z. et al., 2021) изучен механизм удаления пыли. Авторами проведено численное моделирование в реальном времени процесса загрязнения взрывной пылью в карьере с использованием теории двухфазного потока "газ - твердое тело" (метод Эйлера - Лагранжа) и механики взрыва. В 2015 г. Kumar Vaibhav Raj (Raj, 2017) представил свои изыскания на тему моделирования аэродинамики атмосферы карьера в арктических условиях. В работе представлены методы моделирования геометрической модели карьера от двухмерной модели до полного 3Б-моделирования. Особое внимание Raj K.V. уделил правильному подбору параметров расчетной сетки. Для изучения проблемы переноса загрязнений использовались модель с усреднением по Рейнольдсу на основе модели Навье - Стокса (RANS), Realizable (k - е)-модель и модель, основанная на моделировании больших вихрей (LES). Прогнозируемые показатели в значительной степени отличались, но оставались в пределах одного и того же порядка величины для всех мест, где были доступны измерения параметров загрязнения. Сотрудники Горного института УрО РАН (Бублик С. А., Семин М. А.) в работе (Бублик и др., 2022) представили результаты математического моделирования тепло- и воздухораспределения в карьерах при естественном проветривании. В двумерной постановке с учетом естественной конвекции и турбулентного движения воздуха (за исключением теплообмена с горным массивом и влияния солнечной радиации) промоделированы несколько температурных режимов. Специалистами Казанского национального исследовательского технологического университета (Купцов и др., 2014) предложена вычислительная модель горизонтально однородного пограничного слоя атмосферы, учитывающая различные варианты атмосферной устойчивости (нейтральной, устойчивой и неустойчивой стратификации). Для турбулентного замыкания использована (k - е)-модель турбулентности с модифицированными константами и дополнительным источниковым членом в уравнении для кинетической энергии турбулентности. Авторы отмечают, что решаемые в программном продукте уравнения не вполне адекватно описывают физику турбулентности в атмосферном пограничном слое. COMSOL4 В работе Амосова П. В. с коллегами (Амосов и др., 2015) представлены описание математической модели в приближении слабой сжимаемости и результаты численных экспериментов аэротермодинамических процессов в атмосфере карьера. Задача поступления холодного и теплого воздуха в карьер решается в пространстве реального масштаба в двухмерной постановке. Выполнена симуляция аэротермодинамических процессов применительно к карьерам при различных температурных градиентах и вариации скорости воздуха. В качестве примера практического использования CFD-моделей в рудничной аэрологии в работах сотрудников Горного института КНЦ РАН приведены результаты двухмерного моделирования структуры полей скорости для карьера Центральный-Глубокий КФ АО "Апатит" и карьера Железный Ковдорского ГОКа на Кольском полуострове. Полученные данные свидетельствуют о существенном ослаблении воздушных потоков на дне глубоких карьеров [более значительном, чем для карьеров средней глубины (до 350 м)]. В публикациях (Козырев и др., 2014; 2015) представлены результаты численного моделирования процессов распределения воздушных потоков в карьерном пространстве и нормализации атмосферы карьера путем нагнетательного способа проветривания; рассмотрены варианты поступления воздуха через вентиляционные восстающие и горизонтальные выработки. В ходе анализа отмечены существенные изменения в структуре скоростных потоков в пространстве карьера при использовании альтернативных способов подачи воздуха. Результаты исследований процессов пыления на хвостохранилище АНОФ-2 на базе численного моделирования в продолжение начатых Баклановым А. А. работ еще в прошлом веке (Бакланов, 1988; Baklanov et al., 1998) опубликованы в монографии (Амосов и др., 2014), ряде статей (Амосов и др., 2018а; Амосов и др., 2022), представлены в материалах конференций разного уровня. Основные выводы приведены в готовящейся к публикации монографии сотрудников Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН. В работе Амосова П. В. ( Амосов, 2022 ) приведены результаты моделирования процессов проветривания карьера при вариации основных параметров модели, в частности: - определен доминирующий фактор, оказывающий влияние на загрязнение атмосферы карьеров. В паре факторов "взрывные работы - ветровой режим”, действующих на процесс естественного проветривания разнонаправлено, доминирующим является ветровой режим; - исследовано влияние местоположения массовых взрывов и начальной высоты подъема пылегазового облака на время проветривания карьера и уровень загрязнения атмосферы верхнего борта карьера вниз по ветровому потоку; выполнен анализ расчетного времени естественного проветривания карьера и динамики загрязнения атмосферы верхнего борта карьера вниз по ветровому потоку при варьировании двух параметров 4 См.: Интегрированная среда численного моделирования COMSOL. URL: https://www.comsol.ru/ (дата обращения 12.01.2014) ; CFD Module. User’s Guide. URL : https://doc.comsol.eom/5.4/doc/com.comsol.help.cfd/ CFDModuleUsersGuide.pdf (дата обращения 16.11.2020). 28