LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Загальні роботи по техніці → Вдосконалення гідроструминних технологій з врахуванням особливостей формування струменів високого тиску

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»







Семінська Наталія Валеріївна





УДК 532.5






ВДОСКОНАЛЕННЯ ГІДРОСТРУМИННИХ ТЕХНОЛОГІЙ З ВРАХУВАННЯМ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ СТРУМЕНІВ ВИСОКОГО ТИСКУ






01.02.05 - Механіка рідини, газу та плазми






Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук













Київ – 2008



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України на кафедрі прикладної гідроаеромеханіки і механотроніки.


Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Яхно Олег Михайлович,

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», завідувач кафедри прикладної гідроаеромеханіки і механотроніки.


Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Кріль Степан Іванович,

Інститут гідромеханіки НАН України, завідувач

відділу стратифікованих течій


доктор технічних наук, професор

Саленко Олександр Федорович,

Кременчуцький державний політехнічний університет

ім. М. Остроградського, завідувач кафедри верстатів і верстатних комплексів



Захист відбудеться «_3_» червня 2008 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.09 у Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37, корп. 5, ауд. 307.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», за адресою: 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37.


Автореферат розісланий "_24_" квітня 2008 р.



Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.002.09


В.І. Коньшин



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. У сучасній гідромеханіці та в багатьох галузях промисловості викликають великий інтерес дослідження гідродинамічних процесів, які відбуваються в струменях рідини високого тиску. Разом з тим, закономірності цих процесів у стаціонарних і нестаціонарних течіях вивчені недостатньо.

Так, у вугільній, металургійній, харчовій галузях промисловості, машинобудуванні та нафтовидобуванні виникає необхідність в ефективному, безпечному та економічно доцільному способі руйнування твердого матеріалу. 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. Їх перевага полягає в екологічності, пожеже- і вибухобезпеці, малій ресурсоємності, збільшенні силового впливу на матеріал, який обробляється (більше ніж на 50%, у порівнянні із застосуванням різців), збільшенні продуктивності обробки, відсутності термічних і деформаційних напружень у матеріалі при обробці, заощадженні енергоресурсів (у порівнянні із застосуванням механічного способу обробки досягають зменшення енергоємності до 2,5 разів).

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. А.А. Скочинського, Донецький національний університет та низка університетів західних країн.

Аналіз існуючих робіт дозволив встановити, що дотепер недостатньоповнодосліджені 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. До того ж існуючі методики розрахунку параметрів струменя та пристроїв його формування недостатньо обґрунтовані. Все це ускладнює вирішення конкретних прикладних завдань, пов'язаних з реальними технологічними процесами, а також перешкоджає впровадженню нових прогресивних технологій.

Таким чином, вдосконалення гідроструминних технологій із врахуванням особливостей формування струменів високого тиску, розробка науково обґрунтованої методики розрахунку гідродинамічних характеристик струменя та визначення параметрів конструкції пристроїв формування струменя, є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає напрямку наукових досліджень Національного технічного університету України «КПІ» і виконувалася відповідно до плану науково-дослідної роботи кафедри прикладної гідроаеромеханіки та механотроніки (НТУУ «КПІ»). Наведені результати досліджень є складовою частиною держбюджетних науково-дослідних робіт: № 2751-п на тему «Розробка та дослідження нових технологій диспергування рідин за допомогою нестаціонарних пульсуючих потоків» (№ ДР 0104U000745) і № 2024-п на тему «Розробка та дослідження пристроїв систем механотроніки з використанням високоефективних енергозберігаючих гідравлічних технологій» (№ ДР 0107U002342).

Мета та завдання дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності гідроструминних технологій за рахунок більш глибокого вивчення гідродинамічних процесів, пов'язаних з формуванням струменів високого тиску та їх течій.

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.

Об'єктом дослідженняє гідродинамічні процеси формування стаціонарного і нестаціонарного струменя високого тиску.

Предметом дослідження є гідродинамічні параметри струменя високого тиску, які характеризують ефективність руйнування твердого матеріалу.

Методи дослідження: фізичне та математичне моделювання течій стаціонарних і нестаціонарних струменів високого тиску, використання аналітичних, експериментальних і чисельних методів для визначення гідродинамічних параметрів струменя, розрахунок параметрів конструкції насадка за допомогою програми на алгоритмічній мові Delphi.

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 критеріальні 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