本文選題：煤塵爆炸 + Fluent　； 參考：《中北大學》2017年碩士論文

【摘要】：作為井下五大自然災害之一,煤塵不僅危害工人的身體健康,而且存在爆炸的危險。隨著煤炭資源開采的機械化、自動化程度越來越高,煤塵的產(chǎn)生量也越來越多,開展對煤塵爆炸理論的研究,以及對煤塵防治裝置的改進,變得更為急迫。本文首先介紹了文章的研究背景與意義,并對國內(nèi)外的煤塵爆炸機理、煤塵爆炸傳播規(guī)律和煤塵防治技術(shù)進行了分析和總結(jié)。之后描述了煤塵爆炸的基本過程,從熱爆炸理論和自由基原理兩個角度簡述了煤塵爆炸的化學反應機理并說明了煤塵爆炸威力的影響因素,然后簡單解釋了煤塵爆炸沖擊波在不同類型的巷道中衰減原因,為下文的數(shù)值仿真奠定了理論基礎(chǔ)。為研究煤塵爆炸的沖擊波在不同初始條件下的傳播規(guī)律,建立了直巷道模型,并利用CFD仿真軟件Fluent分析了不同瓦斯含量、煤塵濃度和煤塵粒度時,直巷道內(nèi)沖擊波超壓的變化趨勢。結(jié)果表明:煤塵混合物爆炸沖擊波的超壓值以及壓力值的上升速度隨著瓦斯含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;沖擊波超壓值隨煤塵濃度的增大而先增大后減小;煤塵粒徑的變化對爆炸沖擊波超壓和火焰溫度及其速度的影響顯著,粒度越小,火焰速度和溫度越高。為研究復雜巷道中煤塵爆炸沖擊波的傳播規(guī)律,建立了不同角度的拐彎巷道、分岔巷道和變截面巷道模型,同樣利用Fluent軟件,在典型位置設(shè)置觀測點,分析了各種情況下的超壓值變化。結(jié)果表明:巷道拐彎的彎角越大,拐彎之后的直巷道中的壓力值越小,拐彎角度的增大有利于沖擊波的壓力衰減;單向分岔巷道中,分岔角度增大時,下游直巷道的超壓值隨之增大,而分岔支巷道中的壓力值則逐漸減小;變截面巷道中,當沖擊波由窄巷道傳播至寬巷道時,沖擊波超壓發(fā)生明顯降低,且寬巷道的截面越大,這種衰減越明顯�；谒F對煤塵的吸附和沉降機理的分析,設(shè)計了一種可降塵、抑爆的主動裝置。該系統(tǒng)將多傳感器方案其他安保系統(tǒng)聯(lián)合,做到信息共享,可以有效的保證對危險源辨識的準確度;設(shè)計了基于提醒和危險兩種結(jié)果的對應,尤其在危險回路中,額外增加了機械觸發(fā)的快速噴霧回路,具有成本低廉和安裝簡易的優(yōu)點,且增加了系統(tǒng)可靠性。
[Abstract]:As one of the five natural disasters, coal dust not only endangers the health of workers, but also has the risk of explosion. With the mechanization of coal resource exploitation, the degree of automation is becoming higher and higher, and the production of coal dust is more and more. It is more urgent to carry out the research on the theory of coal dust explosion and the improvement of coal dust prevention and control device. In this paper, the background and significance of the research are introduced, and the mechanism of coal dust explosion at home and abroad, the propagation law of coal dust explosion and the prevention and cure technology of coal dust are analyzed and summarized. Then the basic process of coal dust explosion is described, the chemical reaction mechanism of coal dust explosion is briefly described from the view of thermal explosion theory and free radical principle, and the influencing factors of coal dust explosion power are explained. Then the attenuation reason of coal dust explosion shock wave in different types of roadways is briefly explained, which lays a theoretical foundation for the numerical simulation below. In order to study the propagation law of shock wave of coal dust explosion under different initial conditions, a straight tunnel model is established, and the different gas content, coal dust concentration and coal dust particle size are analyzed by CFD simulation software fluent. The change trend of shock wave overpressure in straight tunnel. The results show that the overpressure value and the rising speed of blast wave of coal dust mixture increase first and then decrease with the increase of gas content, and the value of shock wave overpressure increases first and then decreases with the increase of coal dust concentration. The change of coal dust particle size has a significant effect on the explosion shock wave overpressure, flame temperature and velocity. The smaller the particle size is, the higher the flame velocity and temperature are. In order to study the propagation law of coal dust explosion shock wave in complex roadway, different angle models of bend roadway, bifurcation roadway and variable section roadway are established, and the observation points are also set up in typical position by using fluent software. The change of overpressure value under various conditions is analyzed. The results show that the greater the bend angle, the smaller the pressure value in the straight roadway after turning, and the greater the bend angle is in favor of the pressure attenuation of shock wave, while in the unidirectional bifurcation roadway, when the bifurcation angle increases, The overpressure value of the downstream straight roadway increases, while the pressure value in the branched roadway decreases gradually, while in the variable section roadway, the shock wave overpressure decreases obviously when the shock wave propagates from the narrow tunnel to the wide roadway, and the larger the section of the wide roadway is, The more obvious this decay is. Based on the analysis of adsorption and settling mechanism of coal dust by water mist, an active device for dust suppression and explosion suppression is designed. The system combines other security systems of the multi-sensor scheme to share information, which can effectively guarantee the accuracy of hazard source identification, and designs the correspondence based on the warning and hazard results, especially in the dangerous loop. It has the advantages of low cost and easy installation, and increases the reliability of the system.
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD714.5

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本文編號：2077352