Горный журнал УГГУ - Результаты поиска для: Макаров В. Н.

С целью повышения качества стратификации компонентов рудных и нерудных материалов в полочных сепараторах исследованы особенности взаимодействия частиц компонентов с направленным воздушным потоком, проведен анализ и установлены причины недостаточной эксплуатационной эффективности сепараторов. Определены критерии аэрационного подобия – аэрационного притяжения и аэрационной инерции, характеризующие вертикальную и горизонтальную перегрузки частиц компонентов материалов под действием аэродинамических сил для интегральной оценки влияния «парусности» на траекторию их движения и, как результат, на эффективность их аэрационной стратификации. Установлена зависимость критериев аэрационного притяжения и аэрационной инерции от формы, размеров, плотности обогащаемого материала, а также энергии направленного потока воздуха. С использованием теории динамики движения двухфазной среды получены критериальные уравнения аэрационной стратификации частиц компонентов материалов в зависимости от их физических свойств, определяемых формой частиц, их размером, плотностью и объединенных интегральным критерием «парусности», а также параметров управляемого воздушного потока. На базе критериального уравнения получены формулы для расчета положения приемного бункера узла аэрационной стратификации фрикционного барабанно-полочного сепаратора, обеспечивающего максимальное качество стратификации исходного сырья разделяемого материала. Раздельный учет влияния скорости движения частиц компонентов материалов и скорости управляемого воздушного потока позволяет определить оптимальные диапазоны скоростей воздушного потока в зависимости от диапазона изменения критериев аэрационного подобия обогащаемого материала. Подтверждена эффективность аэрационной стратификации с использованием управляемого воздушного потока.

Предложен путь адаптации метода конформных преобразований с использованием принципа гидродинамической аналогии для расчета аэродинамики шахтных радиальных вентиляторов, профили лопаток рабочих колес которых представлены в виде отрезков логарифмических спиралей в круговой решетке. Цель работы – построение математической модели аэродинамики круговой решетки профилей с источниками-стоками для целенаправленного поиска путей повышения аэродинамической нагруженности и адаптивности шахтных радиальных вентиляторов. Построение математической модели осуществлено на базе принципа гидродинамической аналогии, метода конформных преобразований, теории вычетов, математической теории сингулярных уравнений. На базе принципа гидродинамической аналогии установлена зависимость положения критических точек профилей круговой решетки и угла выхода потока из нее. Предложено оригинальное запатентованное техническое решение конструкции лопаток рабочего колеса шахтного радиального вентилятора с реализацией в нем энергетического способа управления обтеканием, использующего в качестве источников-стоков часть основного потока вентилятора. Показана высокая эффективность применения предложенного энергетического метода управления течением в межлопаточных каналах рабочего колеса для повышения эксплуатационной экономичности, аэродинамической нагруженности и адаптивности шахтных радиальных вентиляторов.

Исследованы причины низкой эксплуатационной экономичности вентиляции тупиковых выработок. Определены основные этапы совершенствования вентиляторов местного проветривания. На основе анализа причин низкой эксплуатационной экономичности вентиляторов местного проветривания и уравнения зависимости коэффициента теоретического давления от угла выхода потока из рабочего колеса предложен способ его модификации для определения направления повышения аэродинамических параметров. Для построения математической модели использованы аэродинамическая теория Эйлера для круговых решеток классических профилей, принцип гидродинамической аналогии и основные положения теории конформных преобразований. Предложено оригинальное запатентованное техническое решение конструкции лопаток рабочего колеса вентилятора местного проветривания, реализующее активный способ управления обтеканием, использующий в качестве источника адаптивных аэрогазодинамических вихрей часть основного потока рабочего колеса вентилятора. Показан типоразмерный ряд радиально-вихревых прямоточных вентиляторов с интегрированными в лопатки рабочих колес вихревыми камерами. Совокупная область экономичной работы вентиляторов типа ВРВП перекрывает поля вентиляционных режимов тупиковых выработок шахт длиной свыше 1500 м.

Статья посвящена развитию теории осе-радиальных вентиляторов и является ответом на статью проф. А. И. Афанасьева "Обзор работ по теории аэродинамического расчета осерадиальных вентиляторов, опубликованных в «Известиях вузов. Горном журнале», в «Известиях УГГГА (УГГУ)», трудах конференций УГГУ".

Описывается наиболее перспективный способ повышения аэродинамической нагруженности и адаптивности вентиляторов местного проветривания, разработана методика расчета прямоточной радиально-вихревой аэродинамической схемы с применением интегрированных вихреисточников, использующих высокоэнергетичный закрученный управляющий поток без применения дополнительных устройств подвода энергии.

На основе обработки статистических данных произведен анализ эффективности способов проветривания газовых шахт. Рассмотрены основные этапы, динамика развития способов проветривания газообильных угольных шахт по мере роста интенсификации угледобычи. Предложено при комбинированном проветривании применять вентиляторы местного проветривания с высокой аэродинамической нагруженностью и возможностью регулирования режимов работы в широком диапазоне.

Предложен эффективный метод повышения аэродинамической нагруженности и адаптивности вентиляторов местного проветривания, разработана методика расчета энергетических характеристик и геометрических параметров вихревых камер, встроенных в лопатки рабочих колес. С использованием метода комплексного интегрирования,  критериев подобия для пограничного слоя и на базе потенциального безотрывного обтекания получена формула для расчета импульса вихреисточников, обеспечивающего смещение точки отрыва пограничного слоя в заднюю критическую точку профиля. Это способствует устранению отрывного вихреобразования и, как результат, повышению давления, развиваемого вентилятором, и его экономичности. Экспериментальными исследованиями подтверждена достаточная достоверность полученных уравнений, а также установлена зона устойчивого устранения отрывного вихреобразования.

На основе анализа состояния шахтного вентиляторостроения предложен  перспективный способ повышения аэродинамической нагруженности и адаптивности вентиляторов местного проветривания. Разработана методика расчета прямоточной радиально-вихревой аэродинамической схемы с вихревыми камерами, формирующими высокоэнергетичный циркуляционный  поток. С использованием теории вычетов, метода конформного отображения и уравнения Кристоффеля–Шварца получена формула для расчета циркуляции на профилях круговой решетки с вихреисточниками в угловых точках. Установлено, что вихреисточники устраняют ветвление потока в угловых точках профиля, т. е. обеспечивают их плавное обтекание, что существенно повышает аэродинамическую нагруженность и регулируемость вентиляторов, позволяя реализовать актуальную задачу повышения экономической эффективности горных предприятий.

На основе анализа известных  методов аэродинамического расчета течения воздуха в межлопаточном пространстве осевого вентилятора с меридиональным ускорением потока предложен новый подход с использованием векторного анализа. Принципиальное отличие предложенного модифицированного метода заключается в применении векторного уравнения течения потока в общем виде для расчета зависимости прироста статического давления, развиваемого вентилятором, от изменения его скорости на выходе. При этом условие неразрывности потока обеспечивается за счет геометрических параметров меридионального сечения межлопаточных каналов осевого вентилятора. Полученные соотношения позволяют при прочих равных условиях добиться максимального прироста степени реактивности осевого вентилятора.

Описан наиболее перспективный способ повышения аэродинамической нагруженности и адаптивности вентиляторов местного проветривания с применением интегрированных вихреисточников, использующих высокоэнергетичный закрученный управляющий поток. Предложены критерии подобия в качестве критериев оптимизации течения потока в вентиляторах местного проветривания с вихревыми камерами, встроенными в лопатки рабочих колес. Разработана методика оптимального планирования эксперимента с позиции минимизации числа экспериментов и варьируемых параметров для построения уравнений регрессии и методики расчета прямоточной радиально-вихревой аэродинамической схемы с интегрированными вихреисточниками.