Численное моделирование двухфазных потоков в конструктивно сложных аппаратах очистки воздуха

   Рассматривается проблема совершенствования способов исследования крупногабаритных многокомпонентных очистных устройств. Предлагаемый подход может быть использован для численного исследования двухфазных потоков в конструктивно сложных аппаратах типа воздухоочистительных устройств газотранспортных, энергетических и промышленных систем с целью конструирования и/или усовершенствования аппаратов для повышения надежности работы компрессорных и газотурбинных установок (ГТУ). В частности, последние нашли широкое применение в качестве приводов на компрессорных станциях газотранспортных систем. Рассмотрена возможность снижения их материалоемкости за счет применения модулей с элементами «циклон-фильтр» с объединенными ступенями грубой и тонкой очистки. Проведены численные исследования движения двухфазного потока в модуле методами вычислительной гидродинамики (CFD). За исходную принята геометрия модуля, аналогичного по расположению очистных элементов батарейным циклонам. По результатам исследования аэродинамики течения в модуле установлены координаты расположения элементов, способствующего условиям максимального захождения двухфазного потока в них. Соответственно этому определена схема локализации входов в очистные элементы. Полученные в численных исследованиях аэродинамические характеристики дисперсного потока валидированы на натурной модели элемента «циклон-фильтр» с диаметром корпуса 100 мм. В результате проведения численных и натурных исследований создан концепт воздухоочистительного устройства как для крупных, так и для небольших предприятий, а также для случаев экстремального состояния воздушной среды в поселениях вследствие природных или антропогенных инцидентов. Разработан метод комбинированного численного исследования конструктивно сложных аппаратов для оптимизации расположения их элементов с затратой вычислительных ресурсов, приемлемой для некрупных вычислительных центров.

1. Исследования эрозионного износа лопаточного аппарата осевых турбокомпрессоров (обзор). – паротурбинные, газотурбинные, парогазовые установки и их вспомогательное оборудование. В. Л. Блиновa, И. С. Зубковa, С. В. Богданецa, О. В. Комаровa, Г. А. Дерябинa. Теплоэнергетика 2023; 6: 41 – 55. DOI: 10.56304/S0040363623060024.

2. Исследование параметров веерных струй в помещениях от приточных устройств с очисткой воздуха зданий. Н. А. Литвинова, В. Н. Азаров, А. Ф. Шаповал, О. А. Степанов. Вестник евразийской науки 2024; 16(4): URL: https://esj.today/PDF/37SAVN424.pdf

3. Кареева Ю. Р., Зиганшин А. М., Чухлова М. Б. Влияние геометрии узла «вытяжное отверстие-колено» на характеристики течения. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета 2024; 4(70): 254 – 264, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/70.22, EDN: RCSEFF.

4. Numerical model of the flow in the exhaust unit “opening – elbow”. J. Kareeva, M. Chukhlova, A. Ziganshin, K. Logachev, K. Tussupova. Construction of Unique Buildings and Structures 2023; 109 Article No 10926. doi: 10.4123/CUBS.109.26.

5. Якупов Р. Р., Мустафин Т. Н., Хисамеев И. Г. Расчёт геометрических критериев оценки профиля роторов винтового компрессора. Компрессорная техника и пневматика 2023; 1: 13 – 15. EDN: MFMNJU.

6. О развитии квазитрехмерной модели течения в проточной части турбомашин за счет решения третьей двумерной задачи. А. В. Поташев, Е. В. Поташева, И. Г. Хисамеев, Р. Ф. Шарафеев. Компрессорная техника и пневматика 2022; 1: 17 – 21. EDN: ZVPAPZ.

7. Математическое моделирование рабочего процесса двухроторного вакуумного насоса Рутса. А. А. Исаев, А. А. Райков, А. В. Бурмистров, С. И. Саликеев. Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение 2024; 1(148): 55 – 68.

8. Сергина Н. М. Теоретическое и экспериментальное обоснование использования систем обеспыливания выбросов с вихревыми инерционными аппаратами для обеспечения экологической безопасности в производстве строительных материалов : специальность 05.23.19 "Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Волгоград, 2022: 302 с. EDN: WZMMCR.

9. Способ моделирования системы утилизации энергии выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов. С. М. Чичканов, А. А. Галимзянов, М. Б. Хадиев, Р. Ф. Сабиров Компрессорная техника и пневматика 2024;1: 33 – 36. EDN: CYCSPS.

10. Беляева Г. И., Зиганшин М. Г. Уточнение размещения очистных элементов комплексного воздухоподготовительного устройства для газотранспортных систем и энергогенерации на основе вычислительной гидродинамики. Надежность и безопасность энергетики 2021; 14(3): 134 – 141. doi: 10.24223/1999-5555-2021-14-3-134-141

11. Беляева Г. И., Горбунов С. В., Зиганшин М. Г. Комбинированное (2d – 3d) численное исследование эффективности воздухоочистительного устройства. Надежность и безопасность энергетики 2024; 17(4): 299 – 305. doi: 10.24223/1999-5555-2024-17-4-299-305