Конечно-элементный анализ параметров микроклимата в кабине металлургического крана
https://doi.org/10.23947/2541-9129-2021-1-10-20
Аннотация
Введение. В статье произведен анализ параметров микроклимата (температуры, скорости движения и давления воздуха), поддерживаемых в кабине металлургического крана системой кондиционирования, при помощи метода конечных элементов, интегрированного в программный комплекс ANSYS. Система кондиционирования кабины металлургического крана была подобрана на основании инженерного расчета требуемого расхода приточного воздуха, учитывающего влияющие на производительность системы расположения оборудования и степени его запыленности.
Постановка задачи. Задачей данного исследования являлась проверка эффективности работы системы кондиционирования кабины металлургического крана, выбранной по результатам инженерного расчета.
Теоретическая часть. В основной части исследования были построены поля распределения температуры, скорости движения и давления воздуха внутри кабины металлургического крана, значения в отдельных точках которых были сравнены с гигиеническими нормативами. Кроме того, были рассмотрены факторы, влияющие на адекватность разрабатываемой модели, а именно: структура сетки, способ настройки начальных и граничных условий.
Выводы. Уточнение расчетной сетки и учет инфильтрации в модели позволили получить более корректные результаты и установить, что температура в характерных точках отличается не более чем на 1,3°C; значения скоростей не превышают нормативные 0,3 м/с; средняя нормируемая температура 24°C поддерживается в объеме, составляющем около 60–70 % всего объема кабины.
Об авторах
В. В. Масленский
Донской государственный технический университет
Россия
Россия
Масленский Виктор Валерьевич, аспирант кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Ю. И. Булыгин
Донской государственный технический университет
Россия
Россия
Булыгин Юрий Игоревич, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды», доктор технических наук, профессор
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Список литературы
1. Масленский, В. В. Установление класса условий труда оператора литейного мостового крана за счет моделирования полей теплового облучения и температуры / В. В. Масленский, Ю. И. Булыгин // Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сб. тр. Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. — Томск : Изд-во ТПУ, 2020. — С. 176–179.
2. Самыкина, Е. В. Влияние нагревающего микроклимата как приоритетного фактора риска развития профессиональной патологии / Е. В. Самыкина, С. В. Самыкин // Вестник медицинского института «Реавиз»: реабилитация, врач и здоровье. — 2017. — № 5. — С. 144–147.
3. Булыгин, Ю. И. Разработка элементов системы нормализации микроклимата в кабине зерноуборочного комбайна TORUM / Ю. И. Булыгин, Е. В. Щекина, В. В. Масленский // Безопасность техногенных и природных систем. — 2019. — № 2. — С. 2–12. DOI : https://doi.org/10.23947/2541-9129-2019-2-2-12
4. Голубкин, В. С. Расчет системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета / В. С. Голубкин, И. Е. Меньщиков // Молодежный научно-технический вестник. — 2013. — № 3. — С. 12.
5. Топорец, В. Предпосылки к выбору идеализированной системы вентиляции и кондиционирования / В. Топорец, Е. Э. Баймачев, В. С. Игнатьев // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. — 2017. — № 4 (23). — С. 204–212. DOI : http://dx.doi.org/10.21285/2227-2917-2017-4-204-212
6. Абрамова, И. А. К вопросу о выполнении конечно-элементного анализа в CAE-системах / И. А. Абрамова, Д. Н. Борисов, А. А. Жуков // Наука и военная безопасность. — 2016. — № 3 (6). — С. 59–65.
7. Ёлшин, В. В. Моделирование процесса сопряженного теплообмена с использованием программного комплекса Ansys CFX / В. В. Ёлшин, Ю. В. Жильцов // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2011. — № 10 (57). — С. 186–189.
8. Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. — AIAA Journal. — Vol. 32, No. 8. — 1994. — P. 1598–1605.
9. Москвичев, А. В. Применимость моделей турбулентности, реализованных в Ansys CFX, для исследования газодинамики в щелевом канале ТНА ЖРД / А. В. Москвичев // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2013. — № 9 (5–1). — С. 82–85.
10. ГОСТ ИСО 14 269–2–2003 Тракторы и самоходные машины для сельскохозяйственных работ и лесоводства. Окружающая среда рабочего места оператора. Часть 2. Метод испытаний и характеристики систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (Переиздание) // Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации (БелГИСС) : [сайт]. — URL: http://docs.cntd.ru/document/1200044533 (дата обращения : 18.12.2020).
Рецензия
Для цитирования:
Масленский В.В., Булыгин Ю.И. Конечно-элементный анализ параметров микроклимата в кабине металлургического крана. Безопасность техногенных и природных систем. 2021;(1):10-20. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2021-1-10-20
For citation:
Maslenskiy V.V., Bulygin Yu.I. Finite element analysis of microclimate parameters in the metallurgical crane cabin. Safety of Technogenic and Natural Systems. 2021;(1):10-20. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2021-1-10-20
Просмотров:
193
Послать статью по эл. почте 