CFD-моделирование

CFD-моделирование — вычислительная гидродинамика, применяемая для анализа потоков воздуха в шахтных сетях, венткамерах и узлах газоочистки. Метод позволяет видеть распределение скоростей, давления и турбулентности в сложной геометрии, предсказывать зоны завихрений, обратных тяг и локальных потерь, которые недоступны традиционным приближённым расчётам.

На этапе проектирования строится геометрическая модель: стволы, штреки, переходы, входные аппараты, диффузоры, клапаны, фильтры. Граничные условия задают по ожидаемому расходу и статическому напору вентиляторов. Выбор модели турбулентности (k-ε, k-ω и др.) и сетки влияет на точность и быстродействие. Верификация осуществляется по результатам натурных измерений давления и расхода на контрольных сечениях.

CFD помогает оптимизировать радиусы поворотов, профили диффузоров, расположение шумоглушителей и опор, снижая турбулентные потери и акустическую нагрузку. Для венткамер определяется оптимальная ориентация патрубков и конфигурация входа, предупреждающая неравномерность на колесе и риск помпажа. Модели учитывают загрязнение фильтров, сезонные изменения плотности воздуха, влияние балансировочных клапанов.

Результат — снижение требуемого напора, рост КПД и устойчивости режима без избыточного дросселирования. В эксплуатации CFD используется для анализа инцидентов, модернизации узких мест и оценки эффекта от частотного управления. Таким образом, CFD-моделирование повышает энергоэффективность и промышленную безопасность шахтной вентиляции.