У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-технічної задачі вдосконалення гідроструминних технологій, які застосовуються для руйнування гірничих порід, на підставі врахування особливостей формування струменів високого тиску. Для розв’язання цієї задачі: проведено моделювання течії струменів високого тиску, що дозволило сформувати уявлення про фізичні процеси і явища, які протікають у струмені; досліджено гідродинамічні процеси та фактори, що сприяють підвищенню ефективності гідроструминних технологій; запропоновано способи, які дозволяють покращити енергетичні та руйнівні характеристики струменя. За результатами досліджень розроблена комплексна науково обґрунтована методика розрахунку гідродинамічних параметрів струменя, яка впроваджена у науково-дослідні та проектно-конструкторські роботи зі створення гірничовидобувної техніки. За результатами дисертаційної роботи сформульовано наступні висновки: 1. На підставі проведеного аналізу літературних джерел визначено, що ефективність застосування гідроструминних технологій залежить від особливостей формування та витікання струменів високого тиску, методу впливу на матеріал, який обробляється, і складу робочої рідини. Ці фактори впливають на параметри початкової ділянки струменя, які характеризують його далекобійність, компактність, стійкість і руйнівну здатність. 2. Проведено фізичне моделювання, за результатами якого отримано графічні та апроксимаційні залежності, які дозволяють охарактеризувати зміну основних гідродинамічних параметрів струменя, а саме: швидкості uф; маси води m; енергії Е та імпульсу Ис, від величини підведеного тиску р0 та відстані до об’єкту руйнування lі . В діапазоні досліджуваних значень р0 =100…500 МПа, lі =0,5…2,5 м визначено наявність ефективної відстані струменя, яка дорівнює 1,5 м. Вперше достатньо повно розглянуто структуру струменя при високих тисках з позиції гідродинамічної початкової ділянки. 3. Встановлено, що при високих значеннях підведеного тиску (до 500 МПа) відбувається зменшення маси рідини по довжині струменя. Це сприяє зниженню кінетичної складової енергії струменя та, відповідно, зменшенню його руйнівної здатності на визначеній відстані. 4. Запропоновано способи, які дозволяють забезпечити збільшення компактності, стійкості та довжини початкової ділянки струменя при зниженні величини підведеного тиску, а саме, застосування домішок полімеру – поліакриламіду (концентрація якого не повинна перевищувати 2,510-3 % ), а також накладення на потік рідини пульсацій заданої частоти (до 300 Гц) та амплітуди. За результатами дослідження реологічних властивостей розчинів поліакриламіду було виявлено прояв аномалії в'язкості та встановлено, що такі розчини є неньюто-нівськими рідинами в дослідженому діапазоні градієнтів швидкостей, які можуть бути описані моделлю Оствальда де Віля (з індексом течії nі > 1 та консистентної постійною k = 1,868...3,486 Па сn-1 у діапазоні зміни концентрації полімеру с = (0,9... 2,5)10-3 %. Отримані залежності дозволяють визначати величини динамічної в'язкості розглянутого розчину поліакриламіду, в залежності від його концентрації при заданих умовах витікання з насадка, що дозволяє регулювати параметри струменя та підвищувати ефективність руйнування твердого матеріалу. Визначено, що накладення пульсацій спричинює виникнення у потоці додаткової нестаціонарної гідродинамічної сили, що сприяє збільшенню руйнівної здатності струменя. Отримано аналітичну залежність і розроблено програму для розрахунку величини цієї сили. 5. Досліджено зміну гідродинамічних параметрів потоку рідини високого тиску (швидкості, градієнту тиску та ін.) в пристрою для формування струменя (стабілізаторі та насадку) від його геометричних параметрів. Визначено залежності, які дозволяють розрахувати раціональні параметри елементів пристрою для формування струменя. 6. Запропоновано методику розрахунку параметрів конструкції насадка для формування струменя з різною кількістю ступенів з урахуванням стисливості рідини і реалізовано її у вигляді програмного продукту. 7. На підставі експериментальних досліджень проведено узагальнення, що дозволило встановити наявність гідродинамічної початкової ділянки в струмені та визначити її основні параметри, а також одержати критеріальну залежність , яка визначає відносну довжину початкової ділянки струменя високого тиску з урахуванням властивостей робочої рідини, наявності пульсацій, тощо. 8. Розвиток існуючих математичних уявлень про пульсуючі потоки рідини дозволив провести моделювання нестаціонарної течії на початковій ділянці, а також описати кінематику та визначити параметри, які пояснюють підвищення ефективності руйнування при застосуванні нестаціонарних струменів високого тиску для руйнування порід з різними фізико-механічними властивостями. 9. На підставі отриманих аналітичних і експериментальних даних про особливості формування струменя високого тиску і його витікання зроблено узагальнення результатів дослідження та запропоновано методику розрахунку основних гідродинамічних параметрів струменів. Враховано вплив пульсацій на потік рідини, реологічні властивості рідини, параметри конструкції стабілізаторів і насадків для формування струменя, вплив на струмінь навколишнього середовища та міцність оброблюваних порід. 10. Результати досліджень впроваджено у науково-дослідні та проектно-конструкторські роботи зі створення прохідницького комбайна нового технічного рівня «MIR», а також при розрахунку параметрів гідрозмиву пічної окалини у процесі роботи прокатного обладнання металургійних заводів. Результати досліджень і запропонована методика рекомендовані шахтоуправлінням «Луганське» (м. Луганськ) для проектування гірничовидобувної техніки. Основні теоретичні та експериментальні положення роботи використовуються у навчальному процесі кафедри прикладної гідромеханіки Донбаського державного технічного університету (м. Алчевськ). | 