【摘要】：電焊是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一項重要的加工技術(shù),被廣泛應用于幾乎所有制造業(yè)行業(yè)。雖然電焊的使用范圍隨著經(jīng)濟發(fā)展不斷擴大,但部分企業(yè)存在電焊技術(shù)落后,電焊作業(yè)機械化、自動化程度不高,手工焊和半自動焊等具有嚴重職業(yè)危害的電焊作業(yè)占電焊作業(yè)總量的比重高等情況。電焊煙塵是存在于焊接作業(yè)中的最常見的職業(yè)性危害因素。電焊煙塵會在焊接作業(yè)引發(fā)的熱氣流和組織氣流相互作用下長時間懸浮在作業(yè)空間的上層并難以消散。電焊煙塵被人體吸入后便無法排出,導致的肺部細胞纖維化病變無法根治或逆轉(zhuǎn),所以長時間從事電焊作業(yè)的勞動者極易罹患電焊工塵肺。為了加強對電焊作業(yè)空間內(nèi)電焊煙塵的控制,盡可能減少勞動者與電焊煙塵的接觸,預防從業(yè)人員患職業(yè)病,很有必要開展針對電焊煙塵擴散規(guī)律的研究。在研究中主要根據(jù)北京市門頭溝區(qū)某制造業(yè)企業(yè)電焊車間的實際狀況,應用GAMBIT軟件建立與現(xiàn)場實際相符合的幾何分析模型;在網(wǎng)格劃分階段選擇非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分方法對幾何模型內(nèi)空間進行劃分;使用FLUENT軟件建立以流體力學為基礎(chǔ)的守恒方程組;選用Realizable k-E模型并采用SIMPLEC壓力速度耦合的方式對電焊煙塵的擴散過程及空間中的電焊煙塵濃度分布進行數(shù)值模擬研究。通過對比認定數(shù)值模擬結(jié)果與實地檢測數(shù)據(jù)一致,驗證了數(shù)值模擬的有效性,也證明了所建立模型和邊界參數(shù)的合理性。對數(shù)值模擬的結(jié)果進行分析,可以發(fā)現(xiàn)電焊煙塵在不同工況條件下擴散形勢的變化,分析塵源間距、風速大小、通風范圍、通風手段對電焊煙塵擴散產(chǎn)生的影響。將企業(yè)管理的問題與現(xiàn)有通風系統(tǒng)的問題相結(jié)合,應用職業(yè)衛(wèi)生理論和管理學理論,從廠房空間設(shè)置、崗位布局、人員配備、通風技術(shù)、員工管理等方面對企業(yè)的電焊作業(yè)提出綜合控制對策,確定適合實際情況的通風方式。
【學位授予單位】：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R134
【圖文】：

研究流程圖

圖 3.1 Fluent 數(shù)值模擬流程圖3.3.2 Fluent 在本研究中的應用優(yōu)勢目前，常用的 CFD 軟件主要有 Fluent、Comsol、Star-cd 三種，對三種軟件在壓縮流體、音速情況、六自由度、多孔介質(zhì)、多相流、燃燒和化學反應等問題上的應用效果進行比較，發(fā)現(xiàn) Fluent 軟件的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：（1）Fluent 軟件可以對邊界運動問題進行求解。只需要在使用過程中對壁面條件進行設(shè)置，內(nèi)置求解器可以自行進行具體的運算工作。（2）Fluent 軟件包含非耦合隱式算法、耦合隱式算法和耦合顯示算法三種數(shù)值解法，可以對不同的特殊情況進行求解。（3）Fluent 軟件內(nèi)部包含大量成熟的物理模型，可以對湍流、傳熱、顆粒運動和化學反應等復雜流動現(xiàn)象求解。（4）Fluent 軟件具有較強的網(wǎng)格包容能力，可以劃分混合網(wǎng)格、滑移網(wǎng)格和變形網(wǎng)格，可以處理復雜的物理現(xiàn)象，具有較強的網(wǎng)格自適應能力和動態(tài)自適應能力。

本次研究圍繞北京市門頭溝區(qū)某制造業(yè)企業(yè)的焊接車間展開，通過實地測量和現(xiàn)場觀察，確定了電焊作業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)布局。該廠房為門式鋼架結(jié)構(gòu)，廠房長60m，寬 18m，南北側(cè)墻高 8m，對稱雙坡式屋頂最高處 9m。南側(cè)墻壁開有兩扇尺寸為 4m×5m 的滑動鐵門，兩側(cè)門邊距墻面遠邊 19m，兩門之間距離為 14m。南北側(cè)墻壁對稱開窗，南側(cè)墻壁 8 扇，北側(cè)墻壁 10 扇，窗戶下邊緣高度為 2m，窗戶有效開口面積為 1.2m×1.2m，相鄰窗戶間距 4.8m。南北側(cè)墻壁安裝有重慶風學電機有限公司生產(chǎn)的 800MM 工業(yè)排風扇，南側(cè)墻壁安裝 3 臺，北側(cè)墻壁安裝 6 臺，排風扇直徑為 0.8m，下邊緣高度為 5.6m。通過對工作人員的詢問和實地測量，確定了該企業(yè)廠房電焊作業(yè)的具體情況。該廠房建筑面積 1080m2，電焊工作區(qū)域位于廠房東北部，主要作業(yè)任務是焊接路燈鋼管結(jié)構(gòu)，物料的移動使用橋式起重機，廠房東南部為噴漆工作區(qū)域，廠房西南部為物料堆放區(qū)域，廠房西北部為切削作業(yè)區(qū)域。電焊作業(yè)區(qū)域布置有 6 個固定焊點，最多容納 6 名工人同時進行焊接作業(yè)，焊點距北側(cè)墻壁 3m，焊點之間距離為 3m，首末焊點距東西兩側(cè)墻壁距離為 15m、30m。焊接作業(yè)具體情況如下圖 4.1：

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本文編號：2761649