Análisis adimensional de la distribución del flujo de aire en carreteras rugosas basado en simulaciones numéricas
Autores: Jia, Zongcheng; Zhao, Qiang; Zhao, Yan; Cui, Baoyu; Song, Tao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis adimensional de la distribución del flujo de aire en carreteras rugosas basado en simulaciones numéricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Recursos
Mina
Red de ventilación
Equipo de medición de velocidad
Velocidad del viento
Modelos geométricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
A medida que se extraen recursos de las secciones más profundas de una mina, la red de ventilación se vuelve cada vez más compleja. En consecuencia, determinar la ubicación óptima de instalación para equipos de medición de velocidad que reflejen con precisión la velocidad media del viento a lo largo de la carretera sigue siendo una tarea desafiante. En este estudio, se desarrollaron dos modelos geométricos tridimensionales, liso y rugoso, basados en condiciones de campo. Los anchos, alturas y velocidades de flujo de los canales del modelo se procesaron adimensionalmente. Luego, se analizaron las distribuciones de velocidad adimensionales de los modelos liso y rugoso para diferentes números de Reynolds. Se observó que las distribuciones de anillos de velocidad media adimensional para el modelo rugoso eran menores que las del modelo liso. Además, los valores máximos de velocidades de flujo adimensionales estaban negativamente correlacionados con las velocidades de flujo bajo condiciones de flujo laminar, mientras que se superponían en gran medida bajo flujo turbulento. Se estudiaron y determinaron las distancias adimensionales de los anillos de velocidad media desde la parte superior y las paredes laterales del canal para ambos modelos en diferentes regímenes de flujo. Específicamente, se encontró que los valores de distancia adimensional d(-) eran 0.111 para el modelo liso y 0.101 para el modelo rugoso bajo el régimen laminar. Bajo el régimen de turbulencia, los valores correspondientes fueron 0.106 y 0.108. Asimismo, los valores de h(-) fueron 0.135 y 0.135 para los modelos liso y rugoso en el régimen de flujo laminar, mientras que bajo flujo turbulento, los valores fueron 0.131 y 0.162, respectivamente. El mayor valor de velocidad adimensional se identificó en el centro del círculo de distribución de velocidad. Para las esquinas que no mantenían un simple paralelismo con las paredes, estas regiones se incorporaron a la ecuación del círculo utilizando el Método de Mínimos Cuadrados, proporcionando una base teórica para la colocación de equipos de medición de velocidad en aplicaciones prácticas. Al usar la pared lateral como la coordenada de referencia, se empleó un modelo matemático apropiado para establecer la relación funcional entre la velocidad de la línea central de la carretera y la coordenada horizontal adimensional. Los resultados de ajuste mostraron una buena concordancia, y este modelo puede ser utilizado para calcular hacia atrás y expandir las posibles ubicaciones de instalación para un anemómetro de mina.
Descripción
A medida que se extraen recursos de las secciones más profundas de una mina, la red de ventilación se vuelve cada vez más compleja. En consecuencia, determinar la ubicación óptima de instalación para equipos de medición de velocidad que reflejen con precisión la velocidad media del viento a lo largo de la carretera sigue siendo una tarea desafiante. En este estudio, se desarrollaron dos modelos geométricos tridimensionales, liso y rugoso, basados en condiciones de campo. Los anchos, alturas y velocidades de flujo de los canales del modelo se procesaron adimensionalmente. Luego, se analizaron las distribuciones de velocidad adimensionales de los modelos liso y rugoso para diferentes números de Reynolds. Se observó que las distribuciones de anillos de velocidad media adimensional para el modelo rugoso eran menores que las del modelo liso. Además, los valores máximos de velocidades de flujo adimensionales estaban negativamente correlacionados con las velocidades de flujo bajo condiciones de flujo laminar, mientras que se superponían en gran medida bajo flujo turbulento. Se estudiaron y determinaron las distancias adimensionales de los anillos de velocidad media desde la parte superior y las paredes laterales del canal para ambos modelos en diferentes regímenes de flujo. Específicamente, se encontró que los valores de distancia adimensional d(-) eran 0.111 para el modelo liso y 0.101 para el modelo rugoso bajo el régimen laminar. Bajo el régimen de turbulencia, los valores correspondientes fueron 0.106 y 0.108. Asimismo, los valores de h(-) fueron 0.135 y 0.135 para los modelos liso y rugoso en el régimen de flujo laminar, mientras que bajo flujo turbulento, los valores fueron 0.131 y 0.162, respectivamente. El mayor valor de velocidad adimensional se identificó en el centro del círculo de distribución de velocidad. Para las esquinas que no mantenían un simple paralelismo con las paredes, estas regiones se incorporaron a la ecuación del círculo utilizando el Método de Mínimos Cuadrados, proporcionando una base teórica para la colocación de equipos de medición de velocidad en aplicaciones prácticas. Al usar la pared lateral como la coordenada de referencia, se empleó un modelo matemático apropiado para establecer la relación funcional entre la velocidad de la línea central de la carretera y la coordenada horizontal adimensional. Los resultados de ajuste mostraron una buena concordancia, y este modelo puede ser utilizado para calcular hacia atrás y expandir las posibles ubicaciones de instalación para un anemómetro de mina.