Математическая модель активного управления циркуляционным течением в шахтных вентиляторах

Повышение аэродинамической нагруженности и адаптивности шахтных вентиляторов, влияющих на конкурентоспособность горных предприятий, требует разработки активных средств управления ими. На базе предложенной гипотезы корреляции интенсивности источника на поверхности профиля лопаток рабочего колеса с положением задней критической точки разработана математическая модель активного управления аэродинамическими параметрами турбомашин. Математическая модель построена на базе метода конформных преобразований, теории вычетов, сингулярных уравнений. С использованием гидродинамической аналогии получена зависимость положения критических точек профилей от циркуляции потока. Установлена зависимость аэродинамической нагруженности, адаптивности шахтных вентиляторов от положения эффективной критической точки и энергетических характеристик источника управления обтеканием лопаток рабочего колеса. Запатентована конструкция рабочего колеса шахтного вентилятора с энергетическим способом управления циркуляцией, использующего в качестве источников поток воздуха из корпуса вентилятора. Предложен эффективный способ и устройство его реализации, существенно улучшающий адаптивность и аэродинамическую нагруженность шахтных вентиляторов. Создана аэродинамическая схема Ц 142—16, и на ее основе предложен газоотсасывающий вентилятор ВЦГ-7В с увеличенными на 35% аэродинамической нагруженностью и на 50% адаптивностью.

Макаров В. Н., Макаров Н. В., Угольников А. В., Молчанов М. В. Математическая модель активного управления циркуляционным течением в шахтных вентиляторах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11-1. — С. 239—247. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_239.

Макаров Владимир Николаевич¹ – д-р техн. наук, профессор кафедрой горной механики;
Макаров Николай Владимирович¹ – канд. техн. наук, доцент, зав. кафедры горной механики;
Угольников Александр Владимирович¹ – канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой электротехники.
Молчанов Максим Владимирович² – руководитель стратегического проекта горного направления.
¹ ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», 620144, ул. Куйбышева, 30, г. Екатеринбург, Россия;
² ОАО «Уралмеханобр», г. Екатеринбург, Россия;

Макаров Н. В., e-mail: mnikolay84@mail.ru.

1. Давыдов С. Я., Косарев Н. П., Валиев Н. Г., Симисинов Д. И., Кожушко Г. Г., Панов Д. А. / Проблемы использования пневмошинтовых насосов для перевозки наливных грузов // Огнеупоры и промышленная керамика Том 54: Выпуск 2, (стр. 100—105) июль 2013 г. http://link.springer.com/article/ 10.1007 / s11148—013—9557-z DOI: 10.1007 / s11148—013—9557-z.

2. Косарев Н. П., Макаров В. Н. Генезис эффективности вентиляции. Известия вузов, Горный журнал.2012. 1. С. 22—26.

3. Валиев Н. Г., Кошкаров В. Е., Симисинов Д. И., Ахметов А. Ф., Неволин Д. Г. Эмульсионно-профилактические средства из тяжелых нефтяных остатков для обеспыливания автомобильных дорог и отвалов промышленных отходов // Известия вузов ... Горный журнал № 8, 2015. С. 1321.

4. Макаров Н. В., Макаров В. Н., Патракеева И. Ю. Особенности эксплуатации и этапы совершенствования вентиляторов местного проветривания. Известия вузов, Горный журнал.2016. 6. С. 74–79.

5. Патент RU 2543638, 10.03.2015. Косарев Н. П., Макаров Н. В., Макаров В. Н. Способ повышения давления и экономики лопастных турбомашин радиального типа. Бюллетень № 7. [на русском].

6. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. Учебник для вузов, 7 изд., Корр., М .: Дрофа, 2003, 840 с. [На русском]

7. Торзини С. А., Бениси А. Х., Дурали М. Многоуровневая оптимизация профиля лопатки делителя в рабочем колесе центробежного компрессора. Scientia Iranica, 2017, № 24, с. 707–714.

8. Мао Ю. Ф. Численное исследование корреляции между помпажами центробежного компрессора и трубопроводной системы. Докторская диссертация, Сианьский университет Цзяотун, Сиань. 2016. [на китайском языке]

9. Торзини С. А., Бениси А. Х., Дурали М. Численная оптимизация и изготовление рабочего колеса центробежного компрессора путем изменения лопаток делителя / ASME Turbo Expo 2016: Техническая конференция и выставка турбомашин, Сеул, 13–17 июня 2016 г., рр. 1–7.

10. Ван П. Многоцелевой дизайн трансзвукового компрессора турбонагнетателя с пониженным уровнем шума и повышенным КПД. Кандидатская диссертация. UCL University, Лондон, 2017, 213 с.

11. Гостелу Д. Ж. Аэродинамика решеток турбомашин. М.: Мир, 1987.391 с. [На русском]

12. Давыдов С. Ю., Валиев Н. Г., Таугер В. М. Влияние потока транспортируемого сыпучего материала на конструктивные особенности ленточного конвейера, 2019, Огнеупоры и промышленная керамика, 60 (1), стр.10—13. Https: / /www.scopus.com/ inward/record.uri?eid=2-s2.0—85071196696&doi=10.1007%2fs11148—019—00301-&part nerID=40&md5=1628d11c54fc048602f2709e0e501b3d / DOI3011—5007 [На русском]

13. Симисинов Д. И., Афанасьев А. И., Потапов В. Ю. Усиление лопаток высокоскоростного смесителя по кривым износа, 2016, Огнеупоры и промышленная керамика, 56 (5), с. 453—455. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0— 84958749055&doi=10.1007%2fs11148—016—9867-z&partnerID=40&md5=e0bfc5d28d7 08e023edab352833601b1.DOI: 10.1007 / s11148—016—9867-z. [На русском]