【摘要】：應(yīng)用FLUENT模擬并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析,研究礦用防爆車在井下巷道內(nèi)CO排放及運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律。研究應(yīng)用FLUENT模擬礦用防爆車以7 m/s的速度在風(fēng)速為3 m/s的巷道內(nèi)行駛時(shí)排放CO的濃度分布狀況,得出t=1~5 sQg礦用防爆車排出CO濃度動(dòng)態(tài)分布,并得出監(jiān)測(cè)靜態(tài)點(diǎn)CO濃度變化規(guī)律,模擬結(jié)果表明,井下巷道內(nèi)礦用防爆車排放CO氣體濃度大于24×10~(-6)的區(qū)域位于車尾至車尾后6~7 m范圍內(nèi),且在1 s內(nèi)降低至小于24×10~(-6),車身前方CO濃度始終為19×10~(-6)。為了對(duì)比分析,在實(shí)際巷道內(nèi)布置3個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行CO濃度監(jiān)測(cè),實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。
【圖文】：

架全金屬封閉式客車，排放指標(biāo)為CO≤0．1%。測(cè)得該礦用防爆車排氣口直徑為40mm，排氣口處空氣流速為8．5～10m/s。用氣囊收集排氣口處尾氣并用氣相色譜儀測(cè)試，最終測(cè)得尾氣中CO濃度為365×10－6。測(cè)試時(shí)周圍環(huán)境溫度為25℃，壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，經(jīng)計(jì)算，排氣口處CO濃度為0．418g/m3。當(dāng)排氣口處取平均風(fēng)速為9．25m/s時(shí)，該礦用防爆車排出尾氣中CO的質(zhì)量流率為5．3551×10－3g/s。1數(shù)值模擬部分1)幾何模型的建立。利用GAMBIT建立并網(wǎng)格化幾何模型，并根據(jù)興陶礦大巷的實(shí)際情況進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。幾何模型如圖1，模型中礦用防爆車簡(jiǎn)化為長(zhǎng)5m，寬2m的長(zhǎng)方形，排氣口直徑為0．04m，車身兩側(cè)到巷道兩長(zhǎng)壁面的距離分別為1m。模型巷道長(zhǎng)50m，寬4m，左側(cè)為風(fēng)流入口，，右側(cè)為出口。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，興陶礦大巷入口風(fēng)速為3m/s，壓強(qiáng)為101．325kPa。圖1井下巷道與礦用防爆車幾何模型2)邊界條件的設(shè)置。用GAMBIT建立模型并劃分網(wǎng)格后，對(duì)邊界條件進(jìn)行初步設(shè)置，并將生成的網(wǎng)格導(dǎo)入FLUENT軟件進(jìn)行解算。求解器選擇隱式非耦合求解，時(shí)間模型為瞬態(tài)，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)模型，并打開組分輸運(yùn)模型。設(shè)定井下巷道入口邊界類型為3m/s速度入口，沿x軸正向，相對(duì)湍流強(qiáng)度為5%，水力直徑為4m。礦用防爆車排氣口邊界類型為質(zhì)量流率入口，值為5．3551×10－6kg/s，方向?yàn)閤軸負(fù)向，相對(duì)湍流強(qiáng)度為5%，水力直徑為0．04m。巷道出口邊界類型為outflow，各壁面設(shè)置無滑移。防爆車在井下巷道中行駛速度為7m/s。2模擬結(jié)果及分析在FLUENT中，利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)模擬礦用防爆車在井下巷道中行駛并排放CO情況。根據(jù)我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下空氣成分中CO最高允許濃度為24×10－6［11］，為了便于觀察分析，故將CO濃度分布圖進(jìn)行局部放大，t

相對(duì)湍流強(qiáng)度為5%，水力直徑為4m。礦用防爆車排氣口邊界類型為質(zhì)量流率入口，值為5．3551×10－6kg/s，方向?yàn)閤軸負(fù)向，相對(duì)湍流強(qiáng)度為5%，水力直徑為0．04m。巷道出口邊界類型為outflow，各壁面設(shè)置無滑移。防爆車在井下巷道中行駛速度為7m/s。2模擬結(jié)果及分析在FLUENT中，利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)模擬礦用防爆車在井下巷道中行駛并排放CO情況。根據(jù)我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下空氣成分中CO最高允許濃度為24×10－6［11］，為了便于觀察分析，故將CO濃度分布圖進(jìn)行局部放大，t=1～5s巷道內(nèi)CO濃度分布如圖2。圖2t=1～5s巷道內(nèi)CO濃度分布圖2中主要顯示礦用防爆車排放CO濃度超出規(guī)定最高濃度(24×10－6)的范圍。從圖2(a)可看出，在t=1s時(shí)排氣口在x軸方向的位置為x=5m，礦用防爆車排氣口距離巷道入口10m。此時(shí)CO主要分布在排氣口至后方3．5m處，分布寬度最大約為1m;從圖2(b)可看出，在t=2s時(shí)排氣口在x軸·230·第46卷第12期2015年12月SafetyinCoalMinesVol．46No．12Dec．2015
【作者單位】： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金煤炭聯(lián)合重點(diǎn)資助項(xiàng)目(U1261214);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51074168)
【分類號(hào)】：TD684;TD752.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2528220