Управління поширенням ударними повітряними хвилями у підземних спорудах

Abstract

Мета. Розробка та дослідження способів управління поширенням ударних повітряних хвиль за рахунок конструктивних і планувальних рішень з метою захисту персоналу при аварійних вибухах, в умовах збереження технологічного перетину каналів і виробок в протяжних спорудах. Обґрунтування параметрів чисельного моделювання в CFD моделях розривної внутрішньої течії газового потоку.

Методика. Дослідження виконувалися на підставі пошуку та аналізу публікацій по темі роботи, застосовувався аналіз об'єкта дослідження для математичної постановки задачі і обґрунтування граничних умов і параметрів чисельного моделювання. Для обґрунтування раціональних конфігурацій хвилевідбивних камер виконувалася аналітична оцінка взаємодії фронту ударної повітряної хвилі зі зворотним уступом, стінкою камери і увігнутим кутом. Шляхом чисельного моделювання вивчені фізичні процеси управління поширенням ударних повітряних хвиль.

Результати дослідження. Аналіз фізичних процесів, що відбуваються при управлінні поширенням ударних повітряних хвиль за допомогою хвилевідбивних камер, дозволив виявити ряд якісних і кількісних закономірностей руху фронту хвилі на сполученні з відвідними каналами. Показано механізм впливу на надзвуковий потік відбитої ударної хвилі, сформованої у хвилевідбивній камері. Для ефективного управління поширенням сильних ударних повітряних хвиль з надлишковим тиском більше 0,1 МПа необхідно застосовувати хвилевідбивну камеру з кутом нахилу поверхні відбивання близько 45°.

Наукова новизна. Обґрунтовано параметри чисельного моделювання поширення ударної повітряної хвилі через систему хвилевідбивних камер в середовищі моделювання FlowVision. Проведена аналітична оцінка параметрів хвильового фронту при дифракції зворотного уступу безпосередньо у хвилевідбивній камері, руху уздовж її стінки і відображення на похилій поверхні. Встановлено залежність ефективності управління ударної повітряної хвилі від параметрів камер.