CC BY
9
Я.С. Ворошилов, В.Е. Седельников, Д. С. Хлудов, А.А. Поморцев
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА АНЕМОМЕТРА АР-П ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
~П 2007 г. ООО «Горный ЦОТ» (г. Кемерово) разработал
-Я-М анемометр АР-П нового поколения для измерения скорости воздуха в горных выработках, принципиально отличающийся от существующих приборов для эпизодического конторля скорости воздуха.
Для снижения трудоемкости исследований при разработке анемометра было проведено компьютерное моделирование полей скорости и давления и параметров обтекания при различных профилях приемной трубки. Моделирование производилось в программной среде COSMOSFIoWorks. Результаты компьютерного моделирования аэродинамических ситуаций приведены ниже.
Первоначально была предложена кольцевая диафрагма, установленная перпендикулярно в цилиндрическом профиле приемной трубки, (рис. 1) При использовании такой диафрагмы в измерительном канале анемометра образовывались сильные вихревые явления даже на малых скоростях. Регистрация перепада давления создаваемого на диафрагме была невозможна, так как не обеспечивалась стабильность измерения.
Было принято решение изменить форму приемной трубки путем создания конусной кривизны профиля патрубка для уменьшения вих-реобразования в средней его части. Было рассмотрено несколько вариантов: создание и исследование симметричного конусного профиля приемной трубки длиной 100 мм и 150 мм. При моделировании аэродинамического потока в приемной трубке с длиной равной 100 мм и прямолинейным конусным профилем (рис. 2-3) также были получены результаты, не удовлетворяющие поставленным требованиям.
218
Рис. 1. Распределение давления по сечению приемной трубки, с перпендикулярной перегородкой диафрагмы, длина трубки 100 мм, скорость потока воздуха 0,25 м/с
Рис. 2. Распределение давления по сечению приемной трубки, с прямолинейной конусной диафрагмой, длина трубки 100 мм, скорость потока воздуха 0,25 м/с
219
Рис. 3. Распределение давления по сечению приемной трубки, с прямолинейной конусной диафрагмой, длина трубки 100 мм, скорость потока воздуха 2 м/с
Рис. 4. Распределение давления по сечению приемной трубки, со сглаженной конусной диафрагмой, длина трубки 100 мм, скорость потока воздуха 0,25 м/с
220
Рис. 5. Распределение давления по сечению приемной трубки, с удлиненным профилем сглаженной конусной диафрагмы, длина трубки 100 мм, скорость потока воздуха 2 м/с
Рис. 6. Распределение давления по сечению приемной трубки, с удлиненным профилем сглаженной конусной диафрагмы, длина трубки 150 мм, скорость потока воздуха 0,25 м/с
221
Рис. 7. Распределение давления по сечению приемной трубки, с удлиненным профилем сглаженной конусной диафрагмы, длина трубки 150 мм, скорость потока воздуха 2 м/с
По результатам моделирования были внесены изменения в модель, добавлено сглаживание конуса при неизменной длине трубок. Моделирование аэродинамических параметров при длине приемной трубки равной 100 мм не позволило устранить появление зон турбулентности потока во всем диапазоне исследуемых скоростей. Зоны наибольшей турбулентности особенно отчетливо наблюдались при скорости спутного потока менее 1 м/с (рис. 4). Увеличение длины приемной трубки до 150 мм позволило стабилизировать поля скоростей и давления внутри симметричного удлиненного конусного профиля, добиться ламинарности течения вблизи диафрагмы и на входе-выходе из измерительной трубки (рис. 6, 7). Это позволило добиться четкой регистрации перепада давления на диафрагме во всем диапазоне измерения 0-50 м/с.
Проведенное компьютерное моделирование позволило разработать конструкцию, реализованную в опытном образце портативного анемометра АР-П. ггш
— Коротко об авторах -
Ворошилов Я. С. - кандидат технических наук, зам. директора ООО
«Горный ЦОТ»,
Седельников В.Е. - инженер, ООО «Горный ЦОТ»,
Хлудов Д.С., Поморцев А.А. - инженеры, ООО «Горный ЦОТ», г.
Кемерово.
222
