井下巷道内矿用防爆车CO排放分布规律数值模拟

发布时间：2019-08-19 11:22

【摘要】：应用FLUENT模拟并与现场实测结果对比分析,研究矿用防爆车在井下巷道内CO排放及运移扩散规律。研究应用FLUENT模拟矿用防爆车以7 m/s的速度在风速为3 m/s的巷道内行驶时排放CO的浓度分布状况,得出t=1~5 sQg矿用防爆车排出CO浓度动态分布,并得出监测静态点CO浓度变化规律,模拟结果表明,井下巷道内矿用防爆车排放CO气体浓度大于24×10~(-6)的区域位于车尾至车尾后6~7 m范围内,且在1 s内降低至小于24×10~(-6),车身前方CO浓度始终为19×10~(-6)。为了对比分析,在实际巷道内布置3个实测点进行CO浓度监测,实测结果验证了模拟结果的正确性。
【图文】：

分布图,矿用防爆,井下巷道,几何模型

架全金属封闭式客车，排放指标为CO≤0．1%。测得该矿用防爆车排气口直径为40mm，排气口处空气流速为8．5～10m/s。用气囊收集排气口处尾气并用气相色谱仪测试，最终测得尾气中CO浓度为365×10－6。测试时周围环境温度为25℃，压强为标准大气压，经计算，排气口处CO浓度为0．418g/m3。当排气口处取平均风速为9．25m/s时，该矿用防爆车排出尾气中CO的质量流率为5．3551×10－3g/s。1数值模拟部分1)几何模型的建立。利用GAMBIT建立并网格化几何模型，并根据兴陶矿大巷的实际情况进行合理简化。几何模型如图1，模型中矿用防爆车简化为长5m，宽2m的长方形，排气口直径为0．04m，车身两侧到巷道两长壁面的距离分别为1m。模型巷道长50m，宽4m，左侧为风流入口，，右侧为出口。根据现场实测，兴陶矿大巷入口风速为3m/s，压强为101．325kPa。图1井下巷道与矿用防爆车几何模型2)边界条件的设置。用GAMBIT建立模型并划分网格后，对边界条件进行初步设置，并将生成的网格导入FLUENT软件进行解算。求解器选择隐式非耦合求解，时间模型为瞬态，湍流模型采用标准模型，并打开组分输运模型。设定井下巷道入口边界类型为3m/s速度入口，沿x轴正向，相对湍流强度为5%，水力直径为4m。矿用防爆车排气口边界类型为质量流率入口，值为5．3551×10－6kg/s，方向为x轴负向，相对湍流强度为5%，水力直径为0．04m。巷道出口边界类型为outflow，各壁面设置无滑移。防爆车在井下巷道中行驶速度为7m/s。2模拟结果及分析在FLUENT中，利用动网格技术模拟矿用防爆车在井下巷道中行驶并排放CO情况。根据我国《煤矿安全规程》规定，井下空气成分中CO最高允许浓度为24×10－6［11］，为了便于观察分析，故将CO浓度分布图进行局部放大，t

分布图,CO浓度,巷道,矿用防爆

相对湍流强度为5%，水力直径为4m。矿用防爆车排气口边界类型为质量流率入口，值为5．3551×10－6kg/s，方向为x轴负向，相对湍流强度为5%，水力直径为0．04m。巷道出口边界类型为outflow，各壁面设置无滑移。防爆车在井下巷道中行驶速度为7m/s。2模拟结果及分析在FLUENT中，利用动网格技术模拟矿用防爆车在井下巷道中行驶并排放CO情况。根据我国《煤矿安全规程》规定，井下空气成分中CO最高允许浓度为24×10－6［11］，为了便于观察分析，故将CO浓度分布图进行局部放大，t=1～5s巷道内CO浓度分布如图2。图2t=1～5s巷道内CO浓度分布图2中主要显示矿用防爆车排放CO浓度超出规定最高浓度(24×10－6)的范围。从图2(a)可看出，在t=1s时排气口在x轴方向的位置为x=5m，矿用防爆车排气口距离巷道入口10m。此时CO主要分布在排气口至后方3．5m处，分布宽度最大约为1m;从图2(b)可看出，在t=2s时排气口在x轴·230·第46卷第12期2015年12月SafetyinCoalMinesVol．46No．12Dec．2015
【作者单位】：中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;
【基金】：国家自然科学基金煤炭联合重点资助项目(U1261214);国家自然科学基金资助项目(51074168)
【分类号】：TD684;TD752.2

【参考文献】