本文選題：采空區(qū)　切入點(diǎn)：氣體微流動　出處：《湖南科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本文以多孔介質(zhì)流體動力學(xué)、高等滲流力學(xué)以及計算流體動力學(xué)為基礎(chǔ),針對采區(qū)通風(fēng)動態(tài)特性與U形通風(fēng)采空區(qū)氣體微流動耦合的基礎(chǔ)問題展開研究。本文采用相似模擬和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對采空區(qū)微流動場進(jìn)行了研究。利用相似模擬材料進(jìn)行了多孔介質(zhì)流動實(shí)驗,獲取了陶粒填充在不同口徑方管中的氣體流動特性,為采空區(qū)流場實(shí)驗提供了理論基礎(chǔ)。利用采空區(qū)相似模擬實(shí)驗臺進(jìn)行了采空區(qū)流場實(shí)驗,結(jié)果表明:(1)示蹤氣體的流動規(guī)律是由工作面流向進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū),再由進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)流向回風(fēng)側(cè)采空區(qū)深部,最終在回風(fēng)側(cè)采空區(qū)深部聚集;(2)進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)流的射流慣性會使示蹤氣體在該側(cè)采空區(qū)深部聚集,回風(fēng)側(cè)風(fēng)流會對示蹤氣體存在一個卷吸作用,使回風(fēng)側(cè)采空區(qū)的示蹤氣體濃度較低�；诓煽諈^(qū)流場實(shí)驗臺的原型建立了尺寸相同的物理模型,并利用fluent軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,得到了采空區(qū)示蹤氣體濃度分布圖、采空區(qū)氣體速度分布圖、采空區(qū)靜壓分布圖,結(jié)果表明:數(shù)值模擬中示蹤氣體濃度分布與采空區(qū)流場實(shí)驗中示蹤氣體濃度分布規(guī)律基本保持一致,有效驗證了相似模擬實(shí)驗的準(zhǔn)確性。為了研究工作面兩端壓差對采空區(qū)氣體微流動的影響,基于相似模擬實(shí)驗的數(shù)學(xué)模型,以實(shí)際采空區(qū)為研究對象,建立采空區(qū)物理模型,利用fluent軟件進(jìn)行了不同工作面壓差下采空區(qū)氣體微流動場的數(shù)值模擬計算,得到了采空區(qū)靜壓分布圖、漏風(fēng)流線圖、漏風(fēng)速度分布圖、瓦斯?jié)舛确植紙D、氧氣濃度分布圖,分析了工作面壓差對采空區(qū)微流動場、采空區(qū)自燃“三帶”、采空區(qū)瓦斯危險區(qū)域以及采空區(qū)氧氣濃度場的影響。
[Abstract]:Based on the fluid dynamics of porous media, advanced seepage mechanics and computational fluid dynamics, the basic problems of coupling between the dynamic characteristics of ventilation in mining area and the micro-flow of gas in U-shaped ventilation goaf are studied in this paper.In this paper, similarity simulation and numerical simulation are used to study the microflow field in goaf.The gas flow characteristics of ceramsite filled in different diameter square tubes were obtained by using similar simulated materials in porous media, which provided a theoretical basis for the flow field experiment in goaf.The flow field experiment of goaf is carried out by using the similar test bench of goaf. The results show that the flow rule of tracer gas is from the face to the goaf on the inlet side and from the goaf on the inlet side to the deep part of the goaf on the return side.Finally, the jet inertia of the air flow on the inlet side of the goaf will cause the tracer gas to accumulate in the deep part of the goaf, and the wind flow on the return wind side will have a entrainment effect on the tracer gas.The tracer gas concentration in goaf on the return wind side is lower.Based on the prototype of the goaf flow field experiment bench, a physical model of the same size is established, and the numerical simulation calculation is carried out by using fluent software. The distribution of tracer gas concentration and the gas velocity distribution in the goaf are obtained.The results show that the distribution of tracer gas concentration in the numerical simulation is basically consistent with the distribution of tracer gas concentration in the goaf flow field experiment, which effectively verifies the accuracy of the similar simulation experiment.In order to study the effect of pressure difference between two ends of working face on gas microflow in goaf, based on the mathematical model of similar simulation experiment, the physical model of goaf is established by taking the actual goaf as the research object.The numerical simulation of gas microflow field in goaf under different working face pressure difference is carried out by using fluent software. The static pressure distribution map, leakage air flow diagram, air leakage velocity distribution, gas concentration distribution and oxygen concentration distribution in goaf are obtained.The influence of the pressure difference on the micro-flow field in goaf, the "three zones" of spontaneous combustion in goaf, the gas dangerous area in goaf and the oxygen concentration field in goaf are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1717868