CFD analysis on the influence of blade height and tip clearance of the fan ВМЭВВ-7 for Siberian mining ventilation

The mining ventilation is necessary to guarantee a safe work environment for miners. Maintaining a healthy and safe air environment in an underground coal mine is a sine qua non for efficient coal production. Presence of coal and silica dusts and diesel particulate matter could be fatal for workers health. Methane and ethane, contained in coal could be explosive without an adequate quantity of air in operating area. Contra-rotating fan are considered as a possible solution to assure a proper ventilation in mine atmosphere. The model studied is the VMEVV-7 fan for mining ventilation produced by Ventprom enterprise. The aim of this project consists in find new solution for mining ventilation fan in terms of blade height, considering tip clearance values equal to 2, 3 and 3.5mm. The new fan structure configurations are realized in the Gambit pre- processor and a CFD analysis is then conducted to evaluate the efficiency related to these such new shapes. In the first analysis, the different blade height structures are considered, realized and studied without tip clearances; subsequently, the complete fan with tip clearance is thus reported and reproduced in Gambit and the resulting outcomes from the CFD analysis in Ansys Fluent are then compared.

La ventilazione nelle miniere risulta necessaria a garantire un’ambiente di lavoro sicuro per i minatori e risulta una condicio sine qua non per una produzione efficiente. La presenza di polveri di carbone e di silicio nell’aria può essere fatale per la salute di coloro che lavorano nelle miniere di carbone. Quest’ultimo, inoltre, contiene metano ed etano che, in presenza di percentuali di aria non adeguate, potrebbero divenire esplosivi compromettendo la sicurezza dell’ambiente di lavoro. Una soluzione per assicurare una corretta ventilazione delle miniere è rappresentata dall’utilizzo di fan controrotanti VMEVV-7 prodotti dalla azienda Ventprom. L’obiettivo di questo lavoro consiste nel trovare nuove soluzioni per i fan impiegati nella ventilazione delle miniere, in termini di altezza di pala (blade height), considerando tolleranze di estremità (tip clearance) con la cassa pari a 2, 3, 3.5mm. La realizzazione di nuove configurazioni strutturali di fan è stata realizzata tramite il preprocessore Gambit, mentre l’analisi CFD è stata condotta con il software di Ansys Fluent per valutarne l’efficienza. Nella prima analisi sono state studiate le configurazioni ad altezza di pala variabile, realizzate senza le tolleranze di estremità. Successivamente, il fan completo di tolleranza di estremità è stato riprodotto con Gambit e i risultati ottenuti tramite l’analisi CFD sono stati elaborati e confrontati.