Лаборатория рудничной аэродинамики

Основана в 1976 г. к.т.н. А. Т. Горбачевым и называлась «Лаборатория рудничной аэрогазодинамики». В 1979 году из этой лаборатории выделилась лаборатория рудничной аэродинамики, которую возглавил д.т.н., проф. Н. Н. Петров. С 2003 г. по декабрь 2020 г. лабораторией руководил д.т.н. Н. А. Попов. В настоящее время заведующим лабораторией является к.т.н. Е. Ю. Русский. Наиболее известными разработками коллектива являются тоннельные и шахтные осевые вентиляторы с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса.

Основные направления деятельности

• Разработка научных основ автоматизации проветривания шахт, рудников и метрополитенов с целью повышения безопасности и снижения энергопотребления на вентиляцию.
• Аэродинамика реверсивных и регулируемых осевых вентиляторов с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса.
• Разработка научных основ проектирования крупных осевых вентиляторов для главного проветривания шахт, рудников и метрополитенов.

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

• На основе дискретных вихрей разработана методика и решена обратная задача обтекания двойной решетки тонких профилей рабочего колеса осевого вентилятора потоком идеальной несжимаемой жидкости, в которой учтены дополнительные условия: 1 — постоянство суммарных циркуляций для всех цилиндрических сечений решетки; 2 — безударность входа потока в решетку; 3 — минимизация крутящего момента центробежных сил, действующего на лопатку. Приведены расчеты геометрии лопаток рабочих колес аэродинамических схем АМ-17А, АМ-19А, АМ-19А1, АМ-25А шахтных и АМ-25, АМ-27 тоннельных осевых вентиляторов.
  С учетом теоретических и экспериментальных данных разработана и апробирована методика расчета аэродинамических характеристик осевых вентиляторов со сдвоенными листовыми лопатками рабочего колеса

Расчетные аэродинамические характеристики вентилятора ВО-30ВК (схема АМ-17А) Аэродинамическая схема «колесо+спрямляющий аппарат»; ΨT, Ψ — коэффициенты теоретического и полного давления вентилятора; Ψ´S — коэффициент статического давления вентиляторной установки; η, η* — полные КПД вентилятора; η´S — статический КПД установки; Ψa — среднерасходная скорость потока; Ψap — среднерасходная скорость потока в расчетной точке

• Разработан и апробирован метод оптимального выбора типа аэродинамических схем и обоснования областей рациональных расчетных параметров для нового ряда шахтных осевых вентиляторов, в котором в качестве основных критериев и ограничений приняты: статический КПД вентиляторной установки не менее 0.8; коэффициент теоретического давления вентилятора не более 0.8. Найдены области рациональных расчетных параметров по давлению и расходу воздуха для нового ряда шахтных осевых вентиляторов с диаметрами рабочих колес 2100, 2400, 3000 и 3500 мм, позволяющие на стадии проектирования оценить эффективность вентиляторной установки при заданных вентиляционных параметрах в диапазоне статических давлений 50–450 даПа и производительностей 50–425 м³/с, выбрать базовую и дополнительные аэродинамические схемы рабочего колеса вентилятора.
• Разработаны математические модели и алгоритмы расчета температуры смеси воздуха и пожарных газов в тоннеле метрополитена, в которых учтены условия теплового баланса по длине тоннеля. Найдены зависимости изменения температуры пожарных газов от расстояния между очагом горения и перегонной вентиляционной камерой. Установлено, что при горении хвостового вагона температура пожарных газов, нагревающих дымоудаляющие вентиляторы, не достигает предельно допустимого значения 60°С, если поезд находится на расстоянии более 300 м от вентиляционной камеры. В случае горения двух вагонов это расстояние составляет 550 м.

Зависимость температуры смеси пожарных газов и свежего воздуха на входе в вентиляционную камеру при различном удалении от нее горящего поезда

Важнейшие результаты прикладных исследований

Вентиляторные агрегаты предназначены для оборудования вентиляционных камер станции «Березовая роща» Новосибирского метрополитена.

1 — рабочее колесо вентилятора; 2 — обтекатель-коллектор; 3 — лопатки спрямляющего аппарата; 4 — электродвигатель асинхронный; 5 — шиберующий аппарат; 6 — механизм поворота лопаток на ходу рабочего колеса; 7,8,9 — винтовые электроприводы, соответственно, механизма поворота лопаток РК, тормоза и шиберующего аппарата

Расчетные аэродинамические характеристики вентиляторного агрегата ВО-21К(в), при n=500 об/мин, выполненного по аэродинамическим схемам: а) АМ-25 (высоконапорная); б) АМ-27 (средненапорная)

  Версия для печати