【摘要】：礦業(yè)開(kāi)發(fā)的迅猛發(fā)展、開(kāi)采深度和機(jī)械化程度的不斷增加致使礦井的風(fēng)流調(diào)控難題逐漸凸顯出來(lái)。礦用空氣幕作為風(fēng)流調(diào)控的有效技術(shù)，其應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。由于礦用空氣幕調(diào)控風(fēng)流的效果與供風(fēng)器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)供風(fēng)器的結(jié)構(gòu)對(duì)于提高礦用空氣幕的運(yùn)行性能和效率有重要意義。為此，本論文開(kāi)展如下主要研究?jī)?nèi)容： 1.以應(yīng)用于礦山的空氣幕為研究對(duì)象，運(yùn)用Pro/E軟件建立供風(fēng)器的參數(shù)化三維模型，為供風(fēng)器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算提供模型支持。 2.運(yùn)用CFD軟件Fluent對(duì)供風(fēng)器內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行處理和分析。診斷出結(jié)構(gòu)上存在的問(wèn)題，提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)的初始方案，通過(guò)模擬數(shù)值分析得出優(yōu)化供風(fēng)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 3.通過(guò)分析單機(jī)循環(huán)型隔斷風(fēng)流礦用空氣幕的實(shí)際流動(dòng)模型得出優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，創(chuàng)建Pro/E，Gambit和Fluent軟件集成優(yōu)化所需的準(zhǔn)備文件。在多學(xué)科優(yōu)化軟件Isight中搭建好集成優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。完成Pro/E，Gambit和Fluent的集成，實(shí)現(xiàn)供風(fēng)器結(jié)構(gòu)的“設(shè)計(jì)—分析—優(yōu)化—再設(shè)計(jì)”自動(dòng)循環(huán)優(yōu)化。 4.采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與直接搜索方法組合策略對(duì)供風(fēng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)最優(yōu)拉丁超立方算法和Hooke-Jeeves算法聯(lián)合對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行搜索，最后得到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)。 5.對(duì)優(yōu)化模型的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，分析中心截面X=0速度矢量圖和出口速度直方圖，再對(duì)結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步改進(jìn)，最終確定供風(fēng)器結(jié)構(gòu)。 6.根據(jù)供風(fēng)器的流場(chǎng)數(shù)值模擬和優(yōu)化結(jié)果，，試制優(yōu)化后的礦用空氣幕，并對(duì)優(yōu)化前后礦用空氣幕的出口速度進(jìn)行對(duì)比研究。 數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的結(jié)果表明：(1)通過(guò)集成優(yōu)化，供風(fēng)器數(shù)值模擬的出口平均速度比原始模型增大了8.5%，而實(shí)測(cè)出口平均速度提高了6.6%，優(yōu)化后供風(fēng)器的分布更加集中和均勻，壓力損失減少了5%；(2)將多學(xué)科優(yōu)化理念應(yīng)用到供風(fēng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)中，能有效地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和提高優(yōu)化效率，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，能有效地降低優(yōu)化設(shè)計(jì)成本和提高產(chǎn)品性能；(3)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)基本吻合，這為數(shù)值模擬分析的精確性提供一定的數(shù)據(jù)支持，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了新的研究思路。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TD724

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙加鵬;張?jiān)坪?任

本文編號(hào)：2566117