本文關(guān)鍵詞：前抽后壓混合式通風(fēng)的掘進(jìn)工作面粉塵分布規(guī)律的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,職業(yè)塵肺病作為危害人們身體健康的一大惡疾,已經(jīng)被越來越多的人關(guān)注,特別是在煤礦行業(yè)里,塵肺病感染問題尤其突出。預(yù)防塵肺病的發(fā)生,最有效的措施就是控制粉塵源,防治粉塵在作業(yè)區(qū)擴(kuò)散,同時將粉塵排出作業(yè)區(qū)。隨著煤礦機(jī)械化程度的提高,機(jī)掘工作面是煤礦井下粉塵污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一,實踐證明,混合式通風(fēng)是改善機(jī)掘工作面作業(yè)環(huán)境,確保安全生產(chǎn)的一種最有效的通風(fēng)方式。通過CFD數(shù)值模擬可以準(zhǔn)確掌握掘進(jìn)巷道風(fēng)流流場分布規(guī)律以及分流運(yùn)動傳質(zhì)過程,從而掌控巷道內(nèi)粉塵分布情況,可以據(jù)此確定合理的風(fēng)筒出口距掘進(jìn)巷道迎頭斷面的距離、抽壓風(fēng)量比以及掘進(jìn)巷道的面積對合理工況參數(shù)的影響,這對掘進(jìn)工作面炮煙、粉塵等有毒、有害物質(zhì)的排出和防止其積聚有著極其重要的使用價值。 本文運(yùn)用流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、射流理論及礦井通風(fēng)理論,采用數(shù)值模擬及實驗室研究方法,以古城煤礦掘進(jìn)巷道通風(fēng)系統(tǒng)為背景,從通風(fēng)流場結(jié)構(gòu)、粉塵運(yùn)移規(guī)律及控塵效果等方面對機(jī)掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)方式進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,為實際工程中通風(fēng)系統(tǒng)的合理布置提供了技術(shù)依據(jù)： (1)在利用射流理論分析了自由紊流淹沒射流的基礎(chǔ)上,運(yùn)用貼附壁射流理論分析了機(jī)掘工作面前抽后壓的風(fēng)流流場結(jié)構(gòu)。 (2)以礦山實際掘進(jìn)巷道通風(fēng)系統(tǒng)為背景,運(yùn)用gambit軟件建立了簡化的混合式前抽后壓通風(fēng)物理模型,并且引入擾動源模型來近似模擬掘進(jìn)巷道迎頭面粉塵的擴(kuò)散規(guī)律。 (3)利用流體力學(xué)軟件Fluent對機(jī)掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)進(jìn)行了多工況參數(shù)模擬,采用Fluent提供的離散相模型(DPM模型)來模擬粉塵在巷道內(nèi)的遷移運(yùn)動,得出了該種通風(fēng)方式下影響通風(fēng)控塵的合理工況參數(shù),即即合理的抽壓風(fēng)筒口位置和合理的抽壓風(fēng)量比。同時通過改變巷道斷面積的大小,進(jìn)一步分析了不同巷道斷面積對合理工況參數(shù)的影響。 (4)依據(jù)相似理論,在實驗室條件下建立了前抽后壓混合式通風(fēng)實驗?zāi)Ｐ?對數(shù)值模擬得出的合理工況參數(shù)進(jìn)行了驗證,實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本一致。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)掘工作面 混合式通風(fēng) 數(shù)值模擬 粉塵分布
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD714.43
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 掘進(jìn)工作面通風(fēng)方式介紹12-14
• 1.2.1 壓入式通風(fēng)13
• 1.2.2 抽出式通風(fēng)13
• 1.2.3 混合式通風(fēng)13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容及研究方法16-17
• 1.4.1 研究內(nèi)容16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-19
• 第二章 機(jī)掘工作面掘進(jìn)通風(fēng)理論19-29
• 2.1 流體力學(xué)理論19-20
• 2.2 射流理論20-27
• 2.2.1 紊流射流理論20-22
• 2.2.2 紊流射流的基本結(jié)構(gòu)和特性22-25
• 2.2.3 貼附壁射流25-27
• 2.3 前抽后壓混合式通風(fēng)流場特點27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 數(shù)值模擬的基本方法和理論29-47
• 3.1 模型簡化及網(wǎng)格生成29-30
• 3.1.1 模型建立29
• 3.1.2 網(wǎng)格生成29-30
• 3.2 邊界條件30-31
• 3.3 紊流的控制方程31-35
• 3.3.1 不可壓縮流體的基本方程31-34
• 3.3.2 基本方程的通用形式34-35
• 3.4 通用控制方程的離散方法35-36
• 3.4.1 有限差分法35
• 3.4.2 有限元法35-36
• 3.4.3 有限體積法36
• 3.5 紊流的數(shù)值模擬方法36-39
• 3.5.1 直接模擬36-37
• 3.5.2 大渦模擬37
• 3.5.3 雷諾平均數(shù)值模擬37-39
• 3.6 掘進(jìn)工作面通風(fēng)的數(shù)值計算方法39-45
• 3.6.1 Realizablek-ε紊流模型40
• 3.6.2 紊流流動的近壁面處理40-43
• 3.6.3 SIMPLE算法43-45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 第四章 掘進(jìn)巷道混合式通風(fēng)的數(shù)值模擬及分析47-81
• 4.1 物理模型的建立及網(wǎng)格生成47-48
• 4.1.1 物理模型47
• 4.1.2 塵源擾動模型47-48
• 4.1.3 網(wǎng)格的生成48
• 4.2 數(shù)學(xué)模型48-53
• 4.2.1 假設(shè)條件48-49
• 4.2.2 離散相模型49-52
• 4.2.3 邊界條件52-53
• 4.3 數(shù)值計算結(jié)果及分析53-77
• 4.3.1 確定最佳抽出風(fēng)筒口位置53-55
• 4.3.2 確定最佳壓入風(fēng)筒口位置55-57
• 4.3.3 確定最佳通風(fēng)比57-62
• 4.3.4 巷道斷面積S=9.88m~2的數(shù)值模擬62-69
• 4.3.5 巷道斷面積S=7.82m~2的數(shù)值模擬69-77
• 4.4 分析比較得出不同巷道斷面積的合理參數(shù)77-78
• 4.5 本章小結(jié)78-81
• 第五章 驗證數(shù)值模擬結(jié)果81-93
• 5.1 相似理論基礎(chǔ)81-84
• 5.1.1 力學(xué)相似性81
• 5.1.2 相似理論81-82
• 5.1.3 控制方程82-83
• 5.1.4 模型律的選擇83-84
• 5.2 實驗方法84-85
• 5.2.1 實驗儀器84-85
• 5.2.2 測試方法85
• 5.3 實驗驗證85-92
• 5.3.1 驗證最優(yōu)抽風(fēng)口位置85-87
• 5.3.2 最優(yōu)壓風(fēng)口位置87-89
• 5.3.3 最優(yōu)抽壓風(fēng)量比89-92
• 5.3.4 實驗結(jié)果分析92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 第六章 結(jié)論與展望93-97
• 6.1 總結(jié)93-94
• 6.2 創(chuàng)新點94-95
• 6.3 展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 致謝101-103
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文103

【參考文獻(xiàn)】

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1 譚俊清;礦漿管道極限承載能力和壽命預(yù)測研究[D];西安建筑科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：前抽后壓混合式通風(fēng)的掘進(jìn)工作面粉塵分布規(guī)律的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：321530