Розробка математичної моделі процесу переносу пилу на промисловому майданчику при наявністі захисного перфорованого екрану
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.363070Ключові слова:
забруднення повітря, захисний екран, математична модель, фізичний експеримент, обчислювальний експериментАнотація
Об’єктом дослідження є процес пилового забруднення повітря на промисловому майданчику при використанні захисного перфорованого екрану. Винос пилу з забруднених поверхонь землі на територіях, де є сховища вугілля, приводить до інтенсивного забруднення повітря в робочих зонах. Це створює загрозу здоров’ю працівників. Тому для практики важливе рішення по зниженню рівня пилового забруднення повітря на промислових майданчиках. Інженерним рішенням такої задачі може використання захисних екранів, в частості, захисних екранів з перфорацією Ці екрани зменшують швидкість набігаючого вітрового потоку, що, в свою чергу, зменшує інтенсивність пилоутворення. Важливим є місце розташування екранів на промисловому майданчику. Проведено лабораторний експеримент по визначенню закономірностей розподілу швидкості повітряного потоку за захисним екраном з перфорацією. Дані експерименту показали, що екран дає можливість зменшити швидкість потоку вітру в 5–6 разів на довженні порядку 2H від екрану (H – висота екрану). Швидкість повітряного потоку інтенсивно збільшується за екраном на ділянці 2H - 4H. Ці результати дають можливість визначити раціональне місце розташування екрану відносно області пилоутворення.
Для теоретичного оцінювання ефективності даних екранів побудована чисельна модель на базі фундаментальних рівнянь механіки суцільного середовища. Моделюючі рівняння включають в себе рівняння масопереносу пилу та рівняння потенціального руху. За допомогою побудованої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент, що підтвердив ефективність використання захисних екранів з перфорацією: область пилового забруднення повітря по висоті зменшилася практично в 3 рази. Витрати комп’ютерного часу на проведення обчислювального експерименту дорівнюють 2 секунди. Це дає можливість, при проведенні проєктних робіт, здійснити серію розрахунків за стислий проміжок часу
Посилання
- Coal Yard Wind fence. ArcelorMittal Tubarão. YouTube. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=8UljAOZM4Cw
- Manufacturing Companies of PVC Coated Perforated Metal Sheet. Available at: https://www.dj-metal-mesh.com/manufacturing-companies-of-pvc-coated-perforated-metal-sheet-products/
- Wang, H., Cheng, W., Sa, Z., Liu, J., Zhang, R., Chen, D. (2021). Experimental study of the effects of air volume ratios on the air curtain dust cleaning in fully mechanized working face. Journal of Cleaner Production, 293, 126109. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126109
- Jing, D., Liu, H., Zhang, T., Ge, S., Ren, S., Ma, M. (2022). Study on coal dust diffusion law and new pneumatic spiral spray dedusting technology at transfer point of mine cross roadway. Plos One, 17 (8), e0272304. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0272304
- Nie, W., Yang, B., Du, T., Peng, H., Zhang, X., Zhang, Y. (2022). Dynamic dispersion and high-rise release of coal dust in the working surface of a large-scale mine and application of a new wet dust reduction technology. Journal of Cleaner Production, 351, 131356. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131356
- Zhao, Y., Ambrose, R. P. K. (2022). Predicting continuous dispersion and deposition of explosive dust in confined spaces using a discrete phase model. Powder Technology, 408, 117704. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117704
- Zou, C. (2021). Analysis on Dust Control Technology in Open-pit Quarry. Journal of Energy and Natural Resources, 10 (1), 28. https://doi.org/10.11648/j.jenr.20211001.13
- Wua, T., Yanga, Z., Zhanga, K., Wangb, B. (2023). Optimization study on the application of induced dust suppression cover in primary crushing station of open-pit mine. Heliyon, 9 (6), e16492. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16492
- Appiah, A., Li, Y., Aram, S. A., Utip, I. B., Saalidong, B. M., Li, Z. (2022). A Comparative Assessment of On-Site Application Effects of Mine Dust Prevention and Control Technology. Journal of Geoscience and Environment Protection, 10 (09), 230–250. https://doi.org/10.4236/gep.2022.109014
- Biliaiev, M., Kozachyna, V., Kirichenko, P., Biliaieva, V., Semenenko, P. (2025). Numerical modeling of dust air pollution at industrial sites: Express modeling. Polish Journal of Science, 90, 31–36. https://doi.org/10.5281/zenodo.17170478
- Biliaiev, M., Kozachyna, V., Kirichenko, P., Biliaieva, V., Semenenko, P. (2025). Study of changes in coal moisture content at different air flow rates. Slovak international scientific journal, 99, 25–30. https://doi.org/10.5281/zenodo.17118961
- Venkatram, A., Heist, D. K., Perry, S. G., Brouwer, L. (2021). Dispersion at the edges of near road noise barriers. Atmospheric Pollution Research, 12 (2), 367–374. https://doi.org/10.1016/j.apr.2020.11.017
- Zghurovskyi, M. Z., Skopetskyi, V. V., Khrushch, V. K., Beliaev, N. N. (1997). Chyslennoe modelyrovanye rasprostranenyia zahriaznenyia v okruzhaiushchei srede. Kyiv: Naukova dumka, 368.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Mykola Biliaiev, Oleksandr Berlov, Viktoriia Biliaieva, Pavlo Kirichenko, Vitalii Kozachyna, Polina Mashykhina, Valerii Savin, Pavlo Semenenko, Andrii Usenko, Svitlana Foris
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
