Вдосконалення гідроструминних технологій із врахуванням особливостей формування струменів високого тиску - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук ВДОСКОНАЛЕННЯ ГІДРОСТРУМИННИХ ТЕХНОЛОГІЙ З ВРАХУВАННЯМ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ СТРУМЕНІВ ВИСОКОГО ТИСКУ Спеціальність: Механіка рідини, газу та плазми Семінська Наталія Валеріївна Київ, 2008 рік 1. У сучасній гідромеханіці та в багатьох галузях промисловості викликають великий інтерес дослідження гідродинамічних процесів, які відбуваються в струменях рідини високого тиску. Перспективним напрямком розв’язання цієї проблеми є розробка та створення гідроструминних технологій, де в якості інструменту для руйнування матеріалу використовуються стаціонарні та нестаціонарні струмені рідини високого (понад 250 МПа) тиску. Дослідженням струменів високого тиску займалися такі установи: ІГ СО РАН (м. Новосибірськ), Ясіноватський машзавод, Інститут гірничої справи АН Казахстану, ВНДІ Гідровугілля (м. Новокузнецьк), Карагандинський політехнічний інститут, Тульський політехнічний інститут, Інститут імпульсних процесів і технологій НАН України (м. Миколаїв), Московський гірничий інститут, ІГС ім. Аналіз існуючих робіт дозволив встановити, що дотепер недостатньо повно досліджені як особливості формування потоку в’язкої рідини, фізичні явища та процеси, що відбуваються в струмені та на його поверхні, так і зміни гідродинамічних параметрів нестаціонарного та стаціонарного струменя рідини на ефективній ділянці. Для реалізації поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: - здійснити аналітичний огляд існуючих досліджень стаціонарних і нестаціонарних струменів високого тиску; - провести моделювання течії струменів високого тиску; - розробити способи підвищення руйнівної здатності струменя; - дослідити зміни гідродинамічних параметрів потоку рідини високого тиску в пристрої для формування струменя; - розробити методику розрахунку параметрів конструкції насадка для формування струменя; - дослідити фактори, які впливають на параметри ефективної ділянки струменя та одержати критерії, які дозволяють визначати її довжину; - провести математичне моделювання нестаціонарної течії на ефективній ділянці струменя та одержати її кінематичні характеристики; - розробити методику розрахунку гідродинамічних параметрів струменів високого тиску з урахуванням особливостей їх формування. Наукова новизна отриманих результатів: - вперше проведені комплексні експериментальні дослідження гідродинамічних параметрів струменя високого тиску, що дозволило встановити основні параметри його гідродинамічної початкової ділянки та одержати критерії залежності, які дозволяють визначити її довжину; - запропоновано метод підвищення ефективності руйнування об’єкту за рахунок накладення пульсацій заданої частоти та амплітуди на потік рідини, що приводить до виникнення додаткової гідродинамічної нестаціонарної сили, для визначення якої була отримана аналітична залежність і розроблена програма розрахунку; - досліджено вплив реологічних властивостей робочої рідини з полімерними домішками на гідродинамічні параметри потоку, що дозволило розширити область її ефективного застосування; - проведено математичне моделювання пульсуючої течії рідини в циліндричному каналі насадка для формування струменя, на підставі якого отримано закон розподілу швидкостей, що дозволяє визначити зміну кінетичної енергії на початковій ділянці струменя; - запропоновано методику розрахунку параметрів конструкції насадка для формування струменя з урахуванням стисливості рідини у вигляді програмного продукту та надано рекомендації для його практичного використання; - вперше на підставі комплексного аналізу системи «силовий пристрій-пристрій формування струменя насадок струмінь обєкт руйнування» розроблено науково-обґрунтовану методику розрахунку гідродинамічних параметрів струменя високого тиску. Отримані результати можуть бути застосовані у різних галузях промисловості, зокрема: - гірничій, при проектуванні техніки; - металургійній, при розрахунку параметрів гідрозмиву пічної окалини в процесі роботи прокатного обладнання металургійних заводів; - харчовій; - легкий та ін. На підставі аналізу робіт: Повха І.Л., Шавловського С.С., Ніконова Г.П., Гольдіна Ю.А., Войцеховського Б.В., Бафталовського В.Е., Гуєнка В.С., Тихомирова Р.А., Саленка О.Ф., Поздеєва В.А., Ракішева Б.А., Черменського Г.П., Коняшина Ю.Г., Атанова Г.А., Семка А.М., Тимошенка Г.М., Коломійця В.С., Подобєдова А.В., Українського Ю.Д., Лятхера В.М., Сігаєва Є.А., Hoyt J.W., Tаylor J.J., Heister S.D., Yoon S.S., Vigay M.M. сформовано наукове уявлення про способи створення, формування, структуру струменів високого тиску та характер процесів, які протікають в них. Відповідно до досліджень Базілевича В.А. і Шавловського С.С. найбільш ефективною полімерної домішкою, для застосування в промисловості, є поліакриламід (ПАА), за незначних концентрацій якого (с=0,001...0,003%), ефективність силового впливу струменя на обєкт руйнування, підвищуються майже у 2 рази.