| Статья |
|---|
| Название статьи |
Повышение аэродинамической нагруженности газоотсасывающих вентиляторов типа УВЦГ на основе природоподобной соразмерности для интенсификации угледобычи |
| Авторы |
Нурхожаев Е.С. председатель правления, Rus.akhmetov@mail.ruМакаров В.Н. , Макаров Н.В. , Ахметов Р.Г. главный механик, info@km.kz |
| Библиографическое описание статьи |
Нурхожаев Е. С., Макаров В. Н., Макаров Н. В., Ахметов Р. Г. Повышение аэродинамической нагруженности газоотсасывающих вентиляторов типа УВЦГ на основе природоподобной соразмерности для интенсификации угледобычи // Вестник Забайкальского государственного университета. 2025. Т. 31, № 1. С. 51–59. DOI: 10.21209/2227-9245-2025-31-1-51-59 |
| Категория |
Науки о Земле и окружающей среде |
| УДК |
622.23.05 |
| DOI |
10.21209/2227-9245-2025-31-1-51-59 |
| Тип статьи |
Научная статья |
| Аннотация |
Классические аэродинамические схемы центробежных вентиляторов в настоящее время достигли своего теоретического предела по аэродинамической нагруженности, что не позволяет повышать энергоэфективность газа отсасывающих вентиляторов. Объект исследования – газоотсасывающие вентиляторы, предназначенные для комбинированного проветривания газообильных угольных шахт.
Цель исследования – повышение аэродинамической нагруженности газоотсасывающих вентиляторов за счёт формирования течения вокруг лопаток их рабочих колёс по аналогии с обтеканием объектов природы. Задачи исследования: построить формулы критерия эффективности силового аэродинамического взаимодействия воздушного потока с профилями лопаток рабочего колеса газоотсасывающего вентилятора; сформулировать метод расчёта источников управления эффективностью силового аэродинамического взаимодействия воздушного потока с профилями лопаток; провести верификацию предложенного метода расчёта аэродинамической схемы. За базу «механистического» природоподобия аэродинамического взаимодействия профилей лопаток рабочих колёс газоотсасывающих вентиляторов и воздушного потока принята доказанная гипотеза Н. Е. Жуковского, согласно которой подъёмная сила профиля определяется векторным произведением скорости воздушного потока на его циркуляцию. Получены формулы, устанавливающие зависимости между природоподобной соразмерностью интенсивности вихревого течения вокруг профилей лопаток вращающегося рабочего колеса газоотсасывающего вентилятора с диффузорностью воздушного потока, интенсивностью источников на их поверхности, аэродинамическими и геометрическими характеристиками. На базе биголоморфных порообразований обтекания профилей с источниками на Римановую плоскость, теории сингулярности гомологий, гипотезы Н. Е. Жуковского построены зависимости аэродинамических параметров силового взаимодействия профилей, имеющих источники, с воздушным потоком. Спроектированный и изготовленный на базе предложенного механистического подхода к природоподобной соразмерности газоотсасывающий вентилятор УВЦГ-9П подтвердил его высокую достоверность и эффективность. Рост коэффициента аэродинамической нагруженности с 0,96 до 1,25 составил 30 %, при этом коэффициент полезного действия увеличился с 0,75 до 0,86, что превышает показатели наиболее совершенных вентиляторов английской фирмы Keith Blacman Limited типа 95М.
|
| Ключевые слова |
профиль, лопатка, рабочее колесо, газоотсасывающий вентилятор, источник, циркуляция скорости, циркуляции ускорения, Риманова плоскость, биголоморфное преобразование, аэродинамическая нагруженность, природоподобная соразмерность |
| Информация о статье |
|
| Список литературы |
1. Батухтин А. Г., Батухтин С. Г., Якубович А. И., Кузнецова Н. С. Анализ эффективности теплосъёма поверхностей нагрева // Вестник Забайкальского государственного университета. 2023. Т. 29, № 4. С. 65–72. DOI: 10.2109/2227-9245-2023-29-4-65-72
2. Бойков А. В., Савельев Р. В., Пайор В. А. Применение численного моделирования в горно-металлургической области // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ
«НАЦРАЗВИТИЕ». СПб.: Нацразвитие, 2019. С. 31–34.
3. Босиков И. И., Клюев Р. В., Хетагуров В. Н., Ажмухамедов И. М. Разработка методов и средств управления аэрогазодинамическими процессами на добычных участках // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. T. 13, № 1. C. 77–83. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-1-77-83
4. Истратова К. Какие перспективы у угля? //Добывающая промышленность. 2021. № 5. С. 22–24.
5. Ковальчук М. В., Нарайкин О. С., Яцишина Е. Б. Природоподобные технологии: новые возможности и новые вызовы // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89, № 5. С. 455–465. DOI: 10/31857/S0869-5873895455-465
6. Копачев В. Ф. Сравнительные аэродинамические параметры шахтных осерадиальных вентиляторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11-1. C. 219–228. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_219
7. Макаров В. Н., Макаров Н. В., Угольников А. В., Чураков Е. О., Молчанов М. В. Математическая модель управления локальной диффузорностью адаптивных шахтных турбомашин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11-1. С. 248–257. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_248
8. Малашкина В. А. Исследование возможностей повышения эффективности подземной дегазации угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 9. С. 131–137. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-131-137
9. Малашкина В. А. Направления повышения эффективности дегазации для улучшения условий труда шахтёров угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 7. С. 69–75.
10. Малашкина В. А. Определение режимов работы дегазационных установок угольных шахт с участками подземных газопроводов из композитных материалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. Спец. вып. 19.
11. Шаров Н. А., Дудаев Р. Р., Крищук Д. И., Лискова М. Ю. Методы пылеподавления на угольных разрезах Крайнего Севера // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2019. T. 19, № 2. C. 184–200. DOI: 10.15593/2224-9923/2019.2.8
12. Fair R., Laar J. H., Nell K., Nell D., Mathews E. H. Simulating the sensitivity of underground ventilation networks to fluctuating ambient conditions // South African Journal of Industrial Engineering November. 2021. Vol. 32, no. 3. P. 42–51. DOI: 10.7166/32-3-2616
13. Kornilov G., Gazizova O., Bunin A., Bulanov M., Karyakin A. L. Improving the quality of voltage in the conditions of the oxygen-converter shop of metallurgical production // 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems, ICOECS. 2019. Art. 8949928. DOI: 10.1109/ICOECS46375.2019.8949928
14. Kychkin A., Nikolaev A. IoT-based mine ventilation control system architecture with digital twin // 2020 International Conference on Industrial Engineering. Applications and Manufacturing: materials of the ICIEAM. New York, 2020. Art. 9111995. 5 р.
15. Makarov N. V., Makarov V. N. Additive mathematical modeling and development of high-pressure adaptable local ventilation fans // Challenges for Development in Mining Science and Mining Industry. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 262. Art. 012045. DOI: 10.1088/1755-1315/262/1/012045
16. Velikanov V. S., Dyorina N. V., Suslov N. M., Luntsova A. I., Rabina E. I. Automation of design for dynamic loading at the designing stage of mining machinery // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1399. Art. 033010. P. 1–5. DOI: 10.1088/1742-6596 /1399/3/033010
|
| Полный текст статьи | Повышение аэродинамической нагруженности газоотсасывающих вентиляторов типа УВЦГ на основе природоподобной соразмерности для интенсификации угледобычи |
