Публикации автора

Технологии точного земледелия требуют регулярного высокодетального мониторинга сельхозугодий с получением сопоставимых карт состояния посевов. Гибридные беспилотные аппараты вертикального взлета и посадки (конвертопланы) являются перспективным инструментом для решения этих задач, однако их эксплуатация в инфраструктуре дронопортов предъявляет особые требования к конструкции, в частности к технологическим зазорам в системе раскрытия балок силовой установки и люков. Цель работы — численное моделирование влияния конструктивных зазоров на аэродинамические характеристики конвертоплана «БАРС», оценка их влияния на эксплуатационные показатели аграрного мониторинга и выработка инженерных рекомендаций. Исследование выполнено с использованием 3D-модели и пакета ANSYS Fluent. Рассмотрены три варианта зазоров: 0, 10 и 30 мм. Установлено, что щелевые утечки в зоне «люк – обшивка» приводят к образованию вихревых структур и зон отрыва потока, вызывая снижение аэродинамического качества K. Максимальное K уменьшается с 13,1 (0 мм) до 9,8 (10 мм) и 6,6 (30 мм), рост сопротивления достигает 10 – 40%. В пересчете на эксплуатационные показатели это соответствует сокращению длительности вылета на 9–13% (при зазоре 10 мм) и на 29% (при зазоре 30 мм). Обследуемая площадь за один вылет снижается на 11 – 18 га и 35 – 40 га соответственно. Удельная стоимость мониторинга возрастает: при зазоре 10 мм — до 71 – 75 руб./га (эконом-сегмент) и 440–575 руб./га (высокая детализация); при зазоре 30 мм — до 92–107 руб./га и 564–705 руб./га соответственно. Минимизация технологических зазоров и применение уплотняющих решений в узлах люков являются критически важными мерами, обеспечивающими производительность, регулярность облетов и экономическую эффективность мониторинга.

Механическое разрушение частиц катализатора в псевдоожиженном слое значительно сокращает срок их службы и увеличивает эксплуатационные расходы. Процессы дробления и истирания частиц катализатора зависят от множества факторов и приводят к образованию мелкодисперсной пыли, которая будет вынесена из реактора газовым потоком. Главной проблемой на производстве является недостаточно высокая степень очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли с помощью циклонов. В работе авторским коллективом предложена конструкция сепарационного устройства с дугообразными элементами и решеткой, состоящих из множества пластин. Представлена трехмерная модель устройства. Описан механизм улавливания мелкодисперсных частиц в нем. Отмечено конструктивное расположение дугообразных элементов в рядах друг относительно друга. Исследование улавливания твердых частиц пыли сепарационным устройством с дугообразными элементами проводились численным путем в программном комплексе Ansys Fluent. В ходе исследований было изучено влияние расходных характеристик потока газа, размер частиц пыли, толщина дугообразных элементов на эффективность работы устройства. Получено, что при меньших толщинах дугообразных элементов (2-3 мм) достигается наибольшая эффективность сепарационного устройства, т.к. волнообразная структура потока близка к идеальной. Наиболее оптимальной скоростью газопылевого потока на входе в сепарационное устройство является 0,5-1 м/с. Эффективность аппарата в среднем составляет 86,5 %. Обработку опытных данных произвели в критериях подобия, построив зависимость Eu = f(Re). Установлено, что во время абразивного истирания частиц в качестве аппарата улавливания можно использовать сепарационное устройство с дугообразными элементами, высокая эффективность при низком перепаде давления достигается за счет создания упорядоченной волнообразной структуры газопылевого потока, на основе которой возникают центробежные силы высоких значений при относительно низких скоростях газа на входе в устройство.