掘进巷道瓦斯扩散的三维可视化仿真

发布时间：2017-04-07 16:00

  本文关键词：掘进巷道瓦斯扩散的三维可视化仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓦斯溢出是影响煤矿安全生产的重要因素之一,传统的瓦斯疏散建立在定性分析基础上或依赖实际生产经验,缺少顾及生产条件、三维空间环境、溢出动态变化、通风条件的综合理论分析与可视化仿真,影响了安全分析的科学化水平提高。为此,本文在煤矿采掘面瓦斯泄漏动态扩散仿真中,引入了流体力学理论与粒子系统,充分发挥基于流体力学物理建模方法对瓦斯流动规律和存在形态精确求解的特性,并结合粒子系统在一定程度上解决可视化问题。主要的工作和成果如下:(1)对瓦斯粒子进行受力分析,根据掘进巷道实际扩散环境,确定影响流动因子,构建三维空间局部环境瓦斯扩散通用物理模型。针对掘进巷道内瓦斯扩散和风流运动的具体特征,确定瓦斯在巷道内的扩散为无化学反应无热交换的单项多组分扩散问题,并考虑瓦斯粒子与空气弥散耦合,构建了半开放式半密闭局部空间环境内等压不可压缩瓦斯扩散物理模型。(2)基于该模型,分析井下掘进面瓦斯以不同的速率泄漏,并在局部风机关闭或开启、不同风速情况下的扩散情况,可得不同条件下瓦斯随时间变化的浓度值,量化巷道内各区域的瓦斯浓度,并进行了严密实验仿真分析。(3)结合粒子系统的特点将无色无味不可视的瓦斯气体可视化。针对粒子系统进行流体模拟的高效性,就掘进巷道瓦斯扩散的实际情况建立了模拟瓦斯真实流动的粒子系统。通过Unity3D环境下重建GIS三维空间插值算法,对巷道内空间瓦斯浓度进行了动态可视化。论文通过模型化瓦斯扩散运动规律、量化瓦斯浓度并三维可视化仿真,为相关工作人员的决策分析提供指导性建议。
【关键词】：流体力学 粒子系统 三维仿真 瓦斯扩散 数值分析
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712;TP391.9
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 选题依据和研究背景15-16
• 1.2 研究目的与意义16
• 1.3 国内外研究现状16-20
• 1.4 本文研究内容20-21
• 1.5 本文技术路线21-22
• 1.6 本文组织结构22-23
• 2 气态流体建模与掘进巷道瓦斯扩散仿真分析23-37
• 2.1 气态流体建模仿真难点分析23
• 2.2 流体力学物理建模23-27
• 2.3 粒子系统流体仿真27-30
• 2.4 掘进巷道瓦斯扩散建模仿真分析30-35
• 2.5 本章小结35-37
• 3 瓦斯扩散模型构建与数值分析37-55
• 3.1 瓦斯涌出分析37-39
• 3.2 瓦斯运动受力分析39
• 3.3 瓦斯流动参数判定39-41
• 3.4 瓦斯扩散物理模型构建41-45
• 3.5 瓦斯扩散模型应用45-54
• 3.6 本章小结54-55
• 4 基于Unity3D的掘进巷道瓦斯扩散仿真55-75
• 4.1 系统功能需求分析55
• 4.2 系统实现平台选型55-57
• 4.3 系统架构与功能设计57-60
• 4.4 系统实现关键技术60-68
• 4.5 原型系统展示68-74
• 4.6 本章小结74-75
• 5 总结与展望75-77
• 5.1 本文的工作总结75-76
• 5.2 未来的工作展望76-77
• 参考文献77-82
• 作者简历82-84
• 学位论文数据集84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗永豪;赵阳升;;煤矿井下不同粗糙度巷道内风速分布的风洞模拟[J];太原理工大学学报;2015年02期

2 胡义嘎;;物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2013年13期

3 于凤鸣;卓义;姜春龙;安莉娟;;GIS空间插值方法在内蒙古气温插值中的应用[J];内蒙古气象;2013年03期

4 夏会辉;杨宏民;张文清;陈进朝;王治学;;注气配合顺层钻孔强化预抽煤巷条带瓦斯技术[J];煤矿安全;2012年06期

5 王焯;王流火;玉熹;;煤与瓦斯突出流体动力学机理研究[J];金属矿山;2011年11期

6 彭程;潘玉民;;粒子群优化的RBF瓦斯涌出量预测[J];中国安全生产科学技术;2011年11期

7 孙东亮;蒋军成;张明广;;液氨储罐泄漏扩散模型的改进研究[J];工业安全与环保;2011年01期

8 常元章;柳有权;鲍凯;朱鉴;吴恩华;;一种基于粒子的牛顿流体与粘弹性流体统一模拟方法[J];计算机学报;2010年07期

9 陈俊;杨克俭;袁源;;基于粒子系统的流体交互应用[J];计算机应用研究;2010年01期

10 汪继文;孟强龙;;一种高效实时的烟雾动画模拟方法[J];电子技术;2009年11期

  本文关键词：掘进巷道瓦斯扩散的三维可视化仿真，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：290763