Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2025(16))

For citation: Biryukov V. V., Oleynik A. A. CFD-model for ferromagnetic particle aggregation under the magnetic field influence in an ascending water flow. Trudy Kol'skogo nauchnogo centra RAN. Seriya: Tekhnicheskie nauki [Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences], 2025, Vol. 16, No. 3, pp. 131-139. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.3.009. Введение От устойчивого и эффективного функционирования предприятий горнопромышленного комплекса во многом зависит благополучие социально-экономических систем целого ряда регионов Российской Федерации. На северо-западе страны такими регионами являются Мурманская область и Республика Карелия [1]. Совершенствование используемых технологий добычи и первичной переработки полезных ископаемых способствует не только обеспечению конкурентоспособности этих предприятий в условиях истощения запасов богатых руд, но и снижению оказываемой этими предприятиями нагрузки на окружающую среду. Для разработки и исследования потенциальных возможностей новых, более эффективных технологических процессов и аппаратов широко применяются различные методы моделирования и вычислительные эксперименты. В частности, Горным институтом Кольского научного центра Российской академии наук проводятся конференции под названием «Цифровые технологии в горном деле», посвященные моделированию объектов и процессов горного производства, технологиям решения задач эффективного извлечения полезных компонентов из минерального сырья, а также решению экономических и экологических проблем горной отрасли. Доклады, представленные на конференции, публикуются в специальных выпусках профильных периодических изданий [2; 3]. Наряду с прикладными решениями в области информационно­ аналитической поддержки деятельности горнопромышленных предприятий, основывающими на известных и апробированных математических методах и моделях, возникают задачи, для которых эти методы не позволяют получить эффективное с точки зрения используемых временных и вычислительных ресурсов решение. Это обуславливает необходимость разработки и использования новых подходов и информационных технологий получения результата. В качестве примера можно отметить развиваемые в Институте информатики и математического моделирования КНЦ РАН технологии на основе парадигмы удовлетворения ограничений [4; 5]. Практически на всех предприятиях по переработке минерального сырья реализуются процессы снижения крупности минеральных частиц для раскрытия их физических и физико-химических свойств с последующим разделением компонентов суспензий в продукты с контрастными свойствами в силовых полях различной природы. Действие массовых сил, таких как гравитационная, центробежная или магнитная, приводит к пространственной сегрегации частиц суспензий и последующему выводу их из пространства разделения. В случае тонкой вкрапленности полезных минералов в рудной массе возникает необходимость уменьшения крупности минеральных частиц до размеров менее 5 10-5 м, что приводит к снижению контрастности их физических и физико-химических свойств и, как следствие, к снижению относительных скоростей их движения в жидкости и взаимному засорению продуктов разделения. Интенсификация разделительных процессов для тонких минеральных частиц возможна с использованием эффектов их агрегирования под действием химических реагентов или магнитных и электрических полей [6]. Агрегирование тонких минеральных частиц позволяет изменять скорость их осаждения в жидкостях. Воздействие химических реагентов, намагничивание и электризация частиц делают возможным объединение отдельных тонких частиц в пространственные агрегаты — флоккулы, имеющие более высокие скорости движения под действием физических сил в жидкой среде. Моделирование движения компонентов минеральных суспензий в пространстве разделения реализуется активно развивающимися в настоящее время методами вычислительной гидродинамики (CFD) на основе теории многофазного многоскоростного континуума (ММК), основы которой разработал Р. И. Нигматулин [7; 8], с использованием специализированного программного обеспечения [9; 10]. Однако, несмотря на богатый арсенал моделей и средств их реализации, они не обеспечивают учета всей полноты физических и физико-химических эффектов взаимодействия Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 3. С. 131-139. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 3. P. 131-139. © Бирюков В. В., Олейник А. Г., 2025 132