PARALLELE MODELLIERUNG UND SIMULATION DER LUFTDYNAMISCHEN PROZESSE IN DEN GRUBENBEWETTERUNGSNETZEN
Journal Title: Вісті Донецького гірничого інституту - Year 2018, Vol 1, Issue 1
Abstract
Ziele des Beitrages sind die Grubenbewetterungsnetze (GBN) als Objekte der Automatisierung und komplexe dynamische Systeme mit verteilten Parametern zu präsentieren, die Ansätze zur parallele Modellierung und Simulation der luftdynamischen Prozesse und GBN-orientierte parallele Simulationswerkzeuge der modellgetrie-benen Aufgabenlösungen in Bergbausicherheitstechnik vorzuschlagen. Methodologisch werden zwischen der luft- und gasdynamishen Prozesse unterschieden. Das mathematische Modell der Luftdynamik wird mit den partiellen Differentialgleichungen beschrieben. Die äußeren und inneren Randbedingungen werden mit der Berücksichtigung der Struktur des GBN-Graphen und Vorhandensein der regelbaren Komponenten formuliert. GBN-Dekomposition erlaubt die Herleitung der Gleichungen für alle Arten von Abbauten und eine Berücksichti-gung der bergbautechnischen Bedingungen. Durch Approximation der GBN-Graphenkanten nach Linienverfahren werden ortdiskretisierte Modell und Simulationsmodell des GBN als des Objektes mit verteilten Parametern erhalten. Es werden die für parallele Simulationstechnik wichtige Definitionen der minimalkörnigen MIMDProzesse, virtuellen parallelen GBN-Simulationsmodelle, des Devirtualisierungsvorgangs, des parallelen GBN-Simulators und parallelen GBN-Simulation formuliert. Als neue Schwerpunktkomponente des parallelen GBN-Simulators wird aufgrund der blockartigen numerischen Verfahren (BAV) entwickelter Gleichungslöser vorgeschlagen, implementiert sowie am Beispiel des Test-GBN geprüft und analysiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die BAV-Anwendung gute Perspektive hat. Diese Verfahren haben höhere Genauigkeit und Konvergenz, besseres Verhältnis „Genauigkeit-Geschwindigkeit“ im Vergleich mit den traditionellen Verfahren. Es wird Neuansatz zur Parallelisierung des GBN als Objektes der parallelen Modellierung und Simulation vorgeschlagen: die virtuelle BAV-diskrete GBN- Simulationsmodelle werden auf vier Parallelitätsebenen „Eine Gleichung – MIMD-Prozess“, „Ein Approximationselement – MIMD-Prozess“, „Eine Kante – MIMD-Prozess“ und „Ein Teilgraph – MIMD-Prozess“ realisiert. Aufgrund der Modelle, Simulationsmodelle, Simulatoren und virtuellen Parallelitätsebenen wird Konzeption der GBN-orientierten verteilten parallelen Simulationsumgebung (VPSU) als neue Systemorganisation der parallelen Rechenressourcen vorgeschlagen. Die parallelen VPSU-Simulatoren werden für modellgestützte Aufbau der Automatisierungssysteme in Kohlegruben als Objekte der Industrie-4.0 verwenden. Bei der Erweiterung der GBN-Modelle mit den Gleichungen die gasdynamischen Prozesse werden die vorgeschlagenen Ansätze auch gelten. Die erhaltene Erfahrung der parallelen Modellierung und Simulation der Grubenbewetterungsnetze dient für weitere Arbeiten in Forschung und Lehre in der parallelen Simulationstechnik (ParSimTech) sowie in Anwendungsgebiete wie Bergbautechnik, Energetik, Hüttenwesen, Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Authors and Affiliations
Володимир Святний, Олександр Мірошкін
Keywords
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- DOI 10.31474/1999-981X-2018-1-116-129
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