Yer otti shuvlash dinamik jarayonlarini boshqarish kompyuter modeli masallarining hozirgi hozirgi hovlati

YER OTTI SHUVLASH DINAMIK JARAYONLARINI BOSHQARISH KOMPYUTER MODELI MASALLARINING HOZIRGI HOZIRGI HOVLATI.

1. 
   Er osti yuvish dinamik jarayonlarini boshqarish jarayonlarini kompyuterda modellashtirish masalalari bo'yicha bilimlarning hozirgi holatini tahlil qilish.
   

Kompyuterda modellashtirish murakkab texnologik jarayonlarni ishlab chiqish va ishlatish uchun mas'ul bo'lgan mutaxassislar uchun mavjud bo'lgan bilim, tahlil va loyihalashning eng kuchli vositalaridan biridir. Kompyuter simulyatsiyasi g'oyasi oddiy va ayni paytda intuitiv jihatdan jozibali. Bu mutaxassisga real ob'ektda buni amalga oshirish deyarli mumkin bo'lmagan yoki amaliy bo'lmagan hollarda ob'ektlar bilan tajriba o'tkazish imkonini beradi.
Kompyuterda modellashtirish metodologiyasining mohiyati dastlabki texnologik ob'ektni uning "tasviri" - matematik model bilan almashtirish va modelni keyingi o'rganishda EHMlarda amalga oshirilgan hisoblash mantiqiy algoritmlari yordamida amalga oshiriladi. Ushbu bilish, qurish, loyihalash usuli ham nazariya, ham eksperimentning afzalliklarini birlashtiradi. Nazariy yondashuvning afzalliklari shundaki, ob'ekt (hodisalar, jarayon) o'zi bilan emas, balki uning modeli bilan ishlash har qanday mumkin bo'lgan vaziyatlarda uning xususiyatlari va xatti-harakatlarini nisbatan tez va sezilarli xarajatlarsiz o'rganishga imkon beradi. Shu bilan birga, ob'ekt modellari bilan hisoblash (simulyatsiya) tajribalari ob'ektlarni batafsil va chuqur o'rganishga imkon beradi, sof nazariy yondashuvlar uchun mavjud emas, chunki optimal texnologik echimni yaratish uchun turli xil ko'p o'lchovli echimlarni olish mumkin. yechim [115].
Keng ma'noda murakkab tizimlarni tahlil qilish muammolari sifatida qaralishi mumkin bo'lgan qarorlar qabul qilish muammolari zamonaviy fanda tobora ortib borayotgan o'rinni egallaydi [28].
Tizim tahlilining mohiyati uning strategiyasi bilan belgilanadi, u har qanday tizim muammosini hal qilishda qo'llaniladigan umumiy tamoyillarga asoslanadi. Bularga tadqiqot maqsadini aniq shakllantirish, berilgan maqsadga erishish uchun vazifani belgilash va muammoni hal qilish samaradorligi mezonini aniqlash; muammoni hal qilishning asosiy bosqichlari va yo'nalishlarini ko'rsatadigan batafsil tadqiqot strategiyasini ishlab chiqish: o'zaro bog'liq bo'lgan bosqichlar va mumkin bo'lgan yo'nalishlarning butun majmuasi bo'ylab ketma-ket-parallel taraqqiyot.
Muayyan holatlarda matematik modellashtirishning maqsadlari juda xilma-xil bo'lishi mumkinligiga qaramay, ularni asosiy funktsional xususiyatga ko'ra quyidagicha tasniflash mumkin:
• aniq HP ob'ekti qanday joylashtirilganligini, uning tuzilishi, asosiy xususiyatlari, rivojlanish qonunlari va atrofdagi dunyo bilan o'zaro ta'sirini tushunish uchun model kerak; asosiy maqsad tushunishdir. Bunday holda, texnologik qarorlarni qabul qilishni qo'llab-quvvatlash uchun model bo'yicha hisoblash tajribasi o'tkaziladi;
• model HP ob'ektini qanday boshqarishni o'rganish va berilgan maqsadlar va mezonlar uchun boshqarishning eng yaxshi usullarini aniqlash uchun kerak; asosiy maqsad nazorat qilish. Bunda boshqaruv qarorlarini qabul qilishni qo'llab-quvvatlash uchun model bo'yicha hisoblash eksperimenti o'tkaziladi;
• model HP ob'ektiga ko'rsatilgan usullar va ta'sir shakllarini amalga oshirishning bevosita va bilvosita oqibatlarini bashorat qilish uchun kerak; Asosiy maqsad - bashorat qilish. Bunday holda, taxminiy qarorlarni qabul qilishni qo'llab-quvvatlash uchun model asosida hisoblash eksperimenti o'tkaziladi.
Ma'lumki, murakkab texnologik ob'ektlar, jarayonlar va fizik-kimyoviy hodisalarni o'rganishda biz barcha omillarni hisobga ololmaymiz: ba'zilari muhim, ba'zilarini esa e'tiborsiz qoldirish mumkin. Bunda o'rganilayotgan ob'ektning modeli shakllanadi. Kompyuter simulyatsiyasi jarayonida biz uchta ob'ekt bilan shug'ullanamiz: tizim, matematik model va model tenglamalarini echish algoritmini amalga oshiradigan kompyuter dasturi. Tegishli dasturiy ta'minotga ega bo'lgan modelni qurish va o'rganishning yagona jarayoni sifatida PV jarayonini kompyuter simulyatsiyasi sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 1.1.
Guruch. 1.1. PV jarayonlarini boshqarishning kompyuter simulyatsiyasini tashkil etish sxemasi
IP - bu minerallarni ularning kimyoviy reagentlarini yer yuzasiga ishlab chiqarish eritmalarini ajratib olish orqali tanlab eritish yo'li bilan olish usuli.
PV filtratsiya-diffuziya jarayonlarini anglatadi va kimyoviy reaktsiyalarga asoslangan qattiq - suyuqlik. U asosan rangli, nodir va radioaktiv metallarni qazib olishda ishlatiladi.
IP usullari fizik va kimyoviy jarayonlarga asoslangan. Birinchisi PI ning shakli, tashqi ko'rinishi va fizik xususiyatlarining o'zgarishi bilan birga keladi, ikkinchisi esa uning kimyoviy tarkibi o'zgarishi bilan birga keladi.
PI qazib olishning asosiy jarayoni suyuqlik va gazlarning konlar orqali harakatlanishi jarayonlari bilan birga keladi; moddaning bir fazadan ikkinchisiga o'tishini va o'tishini ta'minlaydigan diffuziya jarayonlari.
Natijada, qattiq fazaning bir qismi yoki barcha tarkibiy qismlarining fazaviy holatining o'zgarishi sodir bo'ladi, yoki tog' jinsi sirtga osongina ko'chiradigan darajada tarqaladi.
Hozirgi vaqtda suyuqliklar va gazlar energiya tashuvchi sifatida ishlatiladi. Shuning uchun energiya bilan ta'minlash va o'zaro ta'sir mahsulotlarini olib tashlash qonunlari aralashmalar, shuningdek suyuqliklar va gazlar oqimining qonunlari hisoblanadi. Energiya suyuqlik va gazlarning tog' jinslari bo'shliqlari bo'ylab harakatlanishi uchun xos bo'lgan filtratsiya oqimi jarayonida va rivojlanish jarayonida sun'iy ravishda yaratilgan er osti kameralarida oqim paytida berilishi mumkin. Birinchisiga uranni in-situ yuvish, ikkinchisiga esa PIni chuqurlikdan gidroekstraktsiya qilish kiradi.
Birinchi guruh usullari uchun suyuqlik va gazlarning harakat tenglamalari tog` jinslarida filtratsiya nazariyasi tenglamalari bilan tavsiflanadi [59, 73, 85].
Filtrlash nazariyasi nisbatan yaqinda paydo bo'lgan, ammo filtrlash haqida ba'zi amaliy ma'lumotlar uzoq vaqtdan beri ma'lum. Filtrlash nazariyasining rivojlanishi 19-asrning ikkinchi yarmida boshlangan. Filtrlash masalalarining ko'pchiligining ilmiy rivojlanishi 1852 yilda frantsuz muhandisi G. Darsi tomonidan asos solingan suyuqlik filtrlashda qarshilik qonuniga asoslandi. Ushbu qonunga asoslangan filtrlash haqidagi dastlabki nazariy tadqiqotlarni J.Dyupuy boshlagan. F.Forxxaymer murakkabroq masalalarni ko'rib chiqdi. Biroq, 1889 yilgacha umumiy nazariya va umumiy differentsial filtrlash tenglamalari mavjud emas edi. Ushbu yo'nalishdagi birinchi asar taniqli rus aerodinamisti N.E. Jukovskiy. U "Yer osti suvlari harakatining nazariy tadqiqotlari" deb nomlangan. Unda N.E. Jukovskiy differensial filtrlash tenglamalarini chiqardi. 1922 yilda filtratsiya nazariyasi
N.N.ning ishi tufayli rivojlanishida yangi turtki oldi. Pavlovskiy "Gidrotexnika inshootlari ostidagi er osti suvlari harakati nazariyasi va uning asosiy qo'llanilishi". Ushbu ish filtrlash maktabining gidrotexnika yo'nalishi rivojlanadigan poydevor bo'lib xizmat qildi.
K.S.ning ishida. Basniev [25], kontinuum mexanikasining asosiy tushunchalari asosida suyuqliklar, gazlar va ko'p fazali muhitlar mexanikasining asoslari ko'rsatilgan. Saqlanish qonuniyatlarining integral va differensial ko‘rinishdagi chiqarilishi berilgan, gidrostatikaning elementlari keltirilgan, ideal va yopishqoq suyuqliklar oqimining har xil turlari, turbulentlikning asosiy tushunchalari, o‘lchamlar va o‘xshashlik nazariyasi ko‘rib chiqiladi.
B.J1 da. Danilov [46] bir hil va bir hil bo'lmagan g'ovakli muhitda suyuqlik filtrlash jarayonlarining turli gidrodinamik modellarida qo'llaniladigan energiyani yo'qotishning minimal kuchining variatsion printsipini taqdim etdi. Filtrlashning ikkita murakkab muammosi keltirilgan bo'lib, bu printsipni qo'llash ularni olishga imkon berdi
foydali natijalar.
N.P.ning monografiyasida. Lebedints [72] yoriqli qatlamlar bilan massiv va massiv qatlamli neft konlarining geologik va tijorat xususiyatlarini tavsiflaydi. Bunday konlarni o‘zlashtirishni o‘rganish, prognozlash va tahlil qilish usullari va natijalari keltirilgan. Quduq tizimini qo'llashda suyuqlikni chiziqli bo'lmagan filtrlashning taxminiy analitik tadqiqotlari olib borilmoqda. Konlarni samarali o'zlashtirishning asosiy texnologik tamoyillari shakllantirilgan.
Fizik-kimyoviy pozitsiyalarga asoslanib, HP - bu suyuqlikning yuvish hajmidagi filtrlash harakati paytida suyuqlik va qattiq fazalardagi reaktivlar kontsentratsiyasining o'zgarishi bilan birga keladigan heterojen kimyoviy o'zaro ta'sirlar jarayoni. Yuvish jarayoni diffuziya kinetikasi va fizik-kimyoviy gidrodinamika qonunlariga bo'ysunadi. Xususan, geterogen jarayonlarning diffuziya-kinetik nazariyasiga ko'ra [74-
77], heterojen eritma reaktsiyasi jarayonida uchta asosiy bosqich ajratiladi: ruda tanasi yuzasiga erituvchi etkazib berish, kimyoviy reaktsiya va kimyoviy unumdor eritma hosil bo'lishi va yuvilgan moddani olib tashlash. ruda yuzasidan erituvchining umumiy hajmiga. Suyuq va qattiq jism o'rtasidagi reaksiya, qoida tariqasida, zarrachalar yuzasidan ularning markaziga qadar rivojlanadi. Bundan tashqari, metallarni filtrlash orqali yuvishning haqiqiy jarayoni har doim biroz murakkablashadi, chunki erituvchi nafaqat foydali minerallar bilan, balki ularning asosiy jinslari tarkibiy qismlari bilan ham reaksiyaga kirishadi. Natijada, reaksiya potentsiali eritmaning yuvilgan komponent bilan to'yinmaganligi emas, balki erituvchining konsentratsiyasiga aylanadi [1].
V.J.ning monografiyasida. Arens [22] PI qazib olishning fizik-kimyoviy usullarining asosiy tushunchalari va ko‘rinishlarini hisobga olgan holda fizik va kimyoviy geotexnologiya nazariyasining asosiy masalalarini belgilab berdi. Fizikaviy va kimyoviy geotexnologiya usullarining samaradorligini belgilovchi geologik, gidrogeologik va boshqa omillar ko'rib chiqiladi. Konlarni ochish, tayyorlash va o'zlashtirish tizimlari, PI ishlab chiqarish quvvatlari, geotexnologik korxonalarni loyihalashning o'ziga xos xususiyatlari, ishlab chiqarish parametrlarini hisoblash metodologiyasi, shuningdek, iqtisodiyot va atrof-muhit masalalari tavsiflanadi. Tog'-kon sanoatida fizik-kimyoviy usullarni qo'llash tajribasi umumlashtiriladi.
V.J.ning ishida. Arens, O.M. Gridina, E.V. Kreinina, V.P. Nebera, M.I. Fazlullina, A.S. Xruleva, G.X. Xcheyan [24] fizik va kimyoviy geotexnologiya nazariyasining asoslarini belgilab berdi. Asosiy e'tibor iqtisodiy masalalar va atrof-muhitni muhofaza qilish muammolariga qaratilgan.
Kitob [105] kimyoviy reaksiyalarning makroskopik kinetikasiga — ularning real sharoitda, tabiatda va texnologiyada, materiya va issiqlik almashinuvining fizik jarayonlari bilan birgalikda sodir boʻlish qonuniyatlariga bagʻishlangan. O'tkazish jarayonlarining termodinamik nazariyasi asoslari va ko'p komponentli aralashmalarda diffuziyaning gidrodinamik nazariyasi keltirilgan.
Kitobda ko'rib chiqilgan savollar kimyoviy muhandislik jarayonlari nazariyasi, yonish fizikasi va kimyosi, fizik-kimyoviy gidrodinamika, davriy kimyoviy reaktsiyalar nazariyasi va kimyoviy kibernetika uchun fundamental ahamiyatga ega.
Shuni ham ta'kidlash kerakki, IW jarayonini o'rganish va nazorat qilish muhim qiyinchiliklar bilan bog'liq - geotexnologik ko'rsatkichlarni yadroda, to'g'ridan-to'g'ri yer tubida, tabiiy hodisada olish. Ushbu ko'rsatkichlar faqat er yuzasida, tizimning chiqishida ishonchli tarzda nazorat qilinadi. Matematik modelning mavjudligi ushbu jarayonning asosini tashkil etuvchi fizik hodisalar mexanizmini o'rganish, ularning asosiy qonuniyatlarini tahlil qilish va texnologik omillarning yakuniy natijalarga ta'sirini miqdoriy baholashni maksimal darajada to'liqligini ta'minlaydi.
Shu bilan birga, haqiqiy er osti sharoitida sodir bo'ladigan jarayonlarning aksariyati shu qadar murakkab bo'lib chiqadiki, jarayonning barcha tomonlarini va u bilan o'zaro ta'sir qiluvchi barcha omillarni qamrab oladigan nazariyani yaratish juda qiyin. Kondagi fizik-kimyoviy o'zgarishlarni nazariy tahlil qilish natijasida IW jarayonining o'ziga xos matematik modeli olinadi. U suyuqlik va qattiq fazalardagi reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining kontsentratsiyasini vaqt va fazoviy koordinatalarga ajratilgan hajmda aniqlash imkonini beradigan bog'liqliklarni o'z ichiga oladi [43].
HP jarayoni bilan bog'liq birinchi modellardan biri ishlab chiqilgan
N.N. Verigin [33] va suvda eruvchan tuzlarning bir o'lchovli filtrlash oqimida yuvilishini tasvirlaydi. Model geterogen eritma jarayonlarining diffuziya-kinetik nazariyasi asosida olingan. Bunday holda, gözenekli muhitning sho'rlanishining ikki turi ajralib turadi va ko'rib chiqiladi - kino va dispers. Filmning sho'rlanishi holati uchun ushbu model uchun ba'zi hisoblash formulalari H.J1 tomonidan berilgan. Verigin va G.S. Sherjukov [34].
B.C. modelida. Golubev va G.N. Krichevets [41] HP ning ba'zi xususiyatlarini, shu jumladan reaktivning nafaqat ruda minerallari, balki boshqa tosh minerallari bilan reaktsiyasini hisobga olishga harakat qildi. Metall bo'lmagan mineral bilan sodir bo'ladigan reaktsiyani hisobga olgan holda, kislota eritmasi bilan metallni bir o'lchovli filtrlash bilan yuvish muammosi ko'rib chiqiladi. Mualliflar kimyoviy erituvchilar yordamida filtratsiya bilan yuvish jarayonida birinchi marta metallning mobil fizik-kimyoviy to'siqda qayta cho'kishini hisobga oladi. Modellarda to'liq yuvish tezligi vaqt o'tishi bilan o'zgarmasdir.
Shunga o'xshash bir o'lchovli modellar [34, 40, 41, 43] da o'rganilgan, bu erda diffuziya koeffitsienti hisobga olinmaydi [34] yoki doimiy [40, 41, 43]. Biroq, bir qator eksperimental tadqiqotlarda molekulyar diffuziya bilan solishtirganda sezilarli darajada yuqori diffuziya koeffitsientlari kuzatildi. Diffuziya koeffitsientining g'ovakli muhitning oqim tezligi va zarracha hajmiga sezilarli chiziqli bog'liqligi aniqlanadi.
IW jarayonining nazariy asoslanishi va qonuniyatlari, eritmalarning tog’ jinslari bilan kimyoviy o’zaro ta’siri sharoitlari, turli darajadagi batafsillikdagi yuvish jarayonining matematik va fizik modellari [6,21,23,27,107] da ko’rib chiqilgan.
Rudalar paydo bo'lgan joyda metallar PV ning gidromexanik sxemalari va ularni qo'llash shartlari [75] da batafsil tavsiflangan.
Togʻ jinslari konlarida uranning samarali energiya tejovchi fizik-kimyoviy geotexnologiyasini takomillashtirish va kelgusida joriy etishning nazariy va amaliy masalalari birinchi marta yagona pozitsiyadan yoritilgan [61]. Samaradorlikni baholash mezonini asoslash va aniq sharoitlarda geotexnologiyaning ko'lamini aniqlash imkonini beruvchi iqtisodiy-matematik modelni yaratish bilan er osti va yig'ma yuvish usullarini qo'llashning ilmiy asoslari ishlab chiqilgan. Er osti uchun yangi texnik va texnologik echimlar va
konlarni qidirishdan tortib asbobsozlikgacha bo'lgan barcha jarayonlarda yig'ma yuvish. Tabiiy muhitni muhofaza qilish va xodimlarning radiatsiyaviy xavfsizligini ta'minlash bilan bog'liq masalalar ko'rib chiqiladi. Shaxtalarni ventilyatsiya qilish muammosiga katta e'tibor beriladi. Geotexnologiyani tavsiflovchi iqtisodiy ko'rsatkichlar keltirilib, ular asosida qidirilayotgan konlarni sanoat yo'li bilan o'zlashtirish ketma-ketligi reytingi amalga oshiriladi, uran qazib olish sanoatini rivojlantirish uchun tog'-kimyo texnologiyasini keng miqyosda joriy etish muhimligi ko'rsatilgan.
N.N kitobida. Verigin [32] jinslar, tuproqlar va tuproqlarning gidrodinamik va geokimyoviy parametrlarini aniqlash tamoyillari va usullarini yoritadi. Parametrlarning tasnifi berilgan, ularni laboratoriya va dala sharoitida, shuningdek rejimli kuzatishlar paytida aniqlash uchun eksperimental ishlarni bajarish sxemalari va rejimlari tavsiflangan. Parametrlarni aniqlash usullari filtrlash, diffuziya va massa uzatish uchun differensial tenglamalar yechimlariga asoslangan. Kitobda mavjud nazariy va eksperimental ishlardan foydalanish bilan bir qatorda mualliflarning asl natijalari ham salmoqli o‘rinni egallaydi.
Uranni yuvishda temir, alyuminiy, magniy, gidroksidi metallar va boshqalar kabi qo'shiladigan aralashmalarning katta qismi eritmaga o'tadi. So'nggi paytlarda uran rudalarini yuvish jarayonida eritmaga o'tadigan aralashmalar miqdorini sezilarli darajada kamaytirishga imkon beradigan usullar ishlab chiqildi.
V.A.ning ishi. Mamilova, R.P. Petrova va boshqalar [78] toʻplangan tajribaga asoslanib, ruda jismlarida IW muammolarini ishlab chiqish bilan bogʻliq masalalar majmuasini keng umumlashtirishga bagʻishlangan. Ruda massalaridan metallarning PV texnologiyasiga katta e'tibor beriladi. IW jarayonlarining fizik-kimyoviy asoslari, geologik tuzilishi xususiyatlari, konlarning gidrogeologiyasi va geokimyosi IW usulida ishlab chiqilgan.