Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.26160/2658-3305-2025-35-154-162
Ключевые слова: underground mine, backfill pipeline, hardening mixture, water hammer, delay time of hydraulic controller, подземный рудник, закладочный трубопровод, твердеющая смесь, гидравлический удар, время запаздывания гидравлического регулятора
Аннотация: В работе исследованы распределения давления при гидравлическом ударе в закладочном трубопроводе подземного рудника для твердеющей смеси как вязкой жидкости. Гидравлический удар был всегда областью изучения, которая интересна исследователям вследствие его сложных проявлений. Благодаря развитию численных методов, изучение гидравличесПоказать полностьюкого удара и его эффектов может быть представлено, используя программы математического моделирования. Для математического описания гидравлического удара в трубопроводе использована линеаризованная модель в виде уравнения гиперболического типа. Используя эту формулировку, предлагается в первом приближении более простое аналитическое описание в трубопроводе только основных физических характеристик гидравлического удара: например, коэффициента затухания, зависимости амплитуды давления от времени в определенном сечении трубопровода, периода колебаний ударной волны давления. Для конкретной твердеющей смеси в закладочном трубопроводе рудника проведено математическое моделирование и сравнение численного решения гиперболического уравнения методом конечных элементов с первым приближенным («инженерным») аналитическим решением для упрощенного варианта с относительной погрешностью для периода колебаний 0,0488% и с точным совпадением зависимости амплитуды давления от времени. В первом приближении предложена обобщающая формула для прогнозирования времени запаздывания для включения в работу гидравлического регулятора при заданной максимальной величине давления в определенном сечении трубопровода. Результаты исследования могут быть использованы для более простого («инженерного») аналитического описания и прогнозирования в трубопроводе основных физических характеристик гидравлического удара и прогнозирования времени запаздывания гидравлического регулятора для включения в работу. The paper studies the pressure distributions at the water hammer in the backfill pipeline of underground mine for the hardening mixture as a viscous fluid. The water hammer has always been an area of study, which is interesting to researchers due to its complex phenomena. Thanks to the development of numerical methods, the study of water hammer and its effects can be performed using mathematical simulation programs. For the mathematical description of a water hammer in the pipeline the linearized model in the form of the equation of hyperbolic type is used. Using this formulation, as a first approximation the more simple analytical description in the pipeline (only) of the basic physical characteristics of a water hammer: for example, the damping factor, dependence of pressure amplitude from time in certain section of the pipeline, the period of oscillations of a shock wave of pressure is offered. For the concrete hardening mixture in the backfill pipeline of mine the mathematical modeling is conducted and comparison of the numerical solution of the hyperbolic equation by a finite element method with the first approximate ("engineering") analytical solution with the relative error for period of oscillations of 0.0488 % and practically with exact coincidence of dependence of pressure amplitude from time is conducted. As a first approximation the generalising formula for forecasting of a delay time for inclusion in work of a hydraulic controller at the given peak value of pressure in certain section of the pipeline is offered. The results of the study can be used for more simple ("engineering") analytical description and forecasting in the pipeline of the basic physical characteristics of a water hammer and for forecasting of a delay time of a hydraulic controller for inclusion in work.
Журнал: Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство
Выпуск журнала: № 35
Номера страниц: 154-162
ISSN журнала: 26583305
Место издания: Санкт-Петербург
Издатель: ИП Жукова Е.В.