Study of the formation process of tubular fiber-reinforced polymer products in a rotor-type installation with a vortex air flow

Volodymyr Blazhko; Anna Anishchenko; Leonid Sayenko; Oleg Kulaenko; Yulia Salenko

doi:10.26906/znp.2026.66.4350

Автор(и)

Володимир Блажко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова
Анна Аніщенко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова
Леонід Саєнко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова
Олег Кулаєнко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова
Юлія Саленко Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського https://orcid.org/0000-0002-5458-0990

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2026.66.4350

Ключові слова:

фіброполімерні вироби, вихровий потік, роторна установка, формування, осадження волокон, полімерна матриця, математичне моделювання

Анотація

У статті розглянуто процес формування трубчастих фіброполімерних виробів у роторній установці з використанням керованого вихрового повітряного потоку. Досліджено фізичні особливості переміщення дискретних фібрових елементів у замкненому робочому просторі та встановлено умови їх осадження на внутрішню поверхню формоутворюючого елемента. Розкрито конструктивні особливості установки, що забезпечує створення та стабілізацію вихрового потоку, а також реалізацію послідовних технологічних операцій ущільнення та просочування сформованого шару. Запропоновано математичний опис процесу, який базується на використанні стандартних рівнянь механіки з урахуванням конструктивних параметрів установки та режимів її роботи. Отримані залежності дозволяють встановити взаємозв’язок між частотою обертання ротора, геометрією робочого простору та умовами формування шару матеріалу. Результати дослідження можуть бути використані для обґрунтування параметрів роботи обладнання та оптимізації процесу виготовлення фіброполімерних виробів

Посилання

1. Mallick, P. K. (2007). Fiber-reinforced composites: Materials, manufacturing, and design. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781420005981

2. Advani, S. G., & Hsiao, K. T. (2012). Manufacturing techniques for polymer composites. Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1533/9780857096258

3. Peters, S. T. (2011). Composite filament winding. ASM International. https://doi.org/10.31399/asm.tb.cfw.9781627083386

4. Strong, A. B. (2008). Fundamentals of composites manufacturing: Materials, methods and applications. SME.

5. Soutis, C. (2005). Fibre reinforced composites in aircraft construction. Progress in Aerospace Sciences, 41(2), 143–151. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2005.02.004

6. Gibson, R. F. (2016). Principles of composite material mechanics (4th ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b19626

7. Slamani, M., Louhichi, B., Amroune, S., & Jawaid, M. (2026). Next-generation composite materials and manufacturing: A review of smart, sustainable, and digital advancements. Advanced Materials Technologies, 11(9), e01409. https://doi.org/10.1002/admt.202501409

8. Crowe, C. T., Schwarzkopf, J. D., Sommerfeld, M., & Tsuji, Y. (2011). Multiphase flows with droplets and particles (2nd ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b11103

9. Elghobashi, S. (1994). On predicting particle-laden turbulent flows. Applied Scientific Research, 52(4), 309–329. https://doi.org/10.1007/BF00936835

10. Balachandar, S., & Eaton, J. K. (2010). Turbulent dispersed multiphase flow. Annual Review of Fluid Mechanics, 42, 111–133. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.010908.165243

11. Li, J., & Ahmadi, G. (1992). Dispersion and deposition of spherical particles from turbulent flows. Aerosol Science and Technology, 16(4), 209–226. https://doi.org/10.1080/02786829208959550

12. Guha, A. (2008). Transport and deposition of particles in turbulent and laminar flow. Annual Review of Fluid Mechanics, 40, 311–341. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.40.111406.102220

13. Marchioli, C., & Soldati, A. (2002). Mechanisms for particle transfer and segregation in turbulent boundary layer. Journal of Fluid Mechanics, 468, 283–315. https://doi.org/10.1017/S0022112002001738

14. Patankar, N. A., & Joseph, D. D. (2001). Modeling and numerical simulation of particulate flows by the Eulerian–Lagrangian approach. International Journal of Multiphase Flow, 27(10), 1659–1684. https://doi.org/10.1016/S0301-9322(01)00021-0

15. Fan, L. S., & Zhu, C. (2005). Principles of gas-solid flows. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511530142

16. Onyshchenko, V. O., & Kravets, V. H. (2012). Polymer composite materials in construction. Kondor.

17. Ivanov, Yu. M., & Pylypenko, O. V. (2016). Fundamentals of the theory and technology of composite materials. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute".

18. Hryshko, O. M. (2017). Physical modeling in engineering. Lviv Polytechnic Publishing House.

19. Blazhko, V. V., Biletskyi, I. V., Kulaienko, O. O., & Riabushko, A. V. (2025). Device for manufacturing tubular fiber-polymer products (Ukrainian Patent No. 161604, Utility Model). Ukrainian National Office for Intellectual Property and Innovations.