Мета дослідження - презентувати шахтні вентиляційні мережі (ШВМ) як об'єкти автоматизації та складні динамічні системи з розподіленими параметрами, запропонувати підходи до паралельного моделювання аеродинамічних процесів і ШВМ-орієнтовані паралельні засоби для модельної підтримки розв'язання задач безпеки підземних робіт. Методологічно розрізняються аеро- і газодинамічні процеси. Математична модель аеродинаміки ШВМ описується диференціальними рівняннями в частинних похідних. Зовнішні та внутрішні граничні умови сформульовано з врахуванням структури графа мережі і наявності засобів регулювання повітряних потоків. Декомпозиція ШВМ надає змогу вивести рівняння для всіх видів шахтних виробок з врахуванням гірничо-технічних умов. Шляхом апроксимації гілок графа ШВМ за методом прямих одержуються дискретизовані вздовж просторових координат моделі і simulation-моделі ШВМ як об'єкта з розподіленими параметрами. Сформульовано важливі з позицій технологій паралельного моделювання визначення MIMD-процесів мінімальної гранулярності, віртуальних паралельних ШВМ-simulation-моделей, процесу девіртуалізації та паралельного ШВМ-симулятора. Як нової важливої компоненти паралельного ШВМ-симулятора запропоновано вирішувач рівнянь, побудований на основі блокових обчислювальних методів (БОМ), що імплементований, випробуваний і проаналізований на прикладі тестової мережі. Результати моделювання показують, що застосування БОМ має хороші перспективи. Блокові методи відрізняються від традиційних послідовних методів вищою точністю і сходимістю, кращим співвідношенням між точністю й швидкістю. Запропоновано новий підхід до розпаралелювання ШВМ як об'єкта паралельного моделювання: віртуальні БОМ-дискретизовані ШВМ-simulation-моделі реалізуються на чотирьох рівнях розпаралелювання: "Одне рівняння - один MIMD-процес", "Один елемент апроксимації - один MIMD-процес", "Одна гілка - один MIMD-процес" та "Один фрагмент графа - один MIMD-процес". На основі моделей, simulation-моделей, симуляторів і віртуальних рівнів розпаралелювання запропоновано концепцію ШВМ-орієнтованого розподіленого паралельного моделюючого середовища (РПМС) як нової системної організації паралельних обчислювальних ресурсів. Паралельні РПМС-симулятори будуть застосовуватись для модельної підтримки розробок автоматизованих вугільних шахт як об'єктів індустрії-4.0. Запропоновані підходи та рішення дійсні і для моделей газодинамічних процесів ШВМ. Одержаний досвід паралельного моделювання ШВМ слугує розвитку подальших робіт в галузі технологій паралельного моделювання (ParSimTech), а також в таких областях ParSimTech-застосувань як гірництво, енергетика, металургія, машинобудування та різних технологій.

  Повний текст PDF - 557.719 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"