矿井通风井巷热交换规律数值试验研究
发布时间：2021-02-11 07:45
矿井通风是保证矿山开采的重要内容,通风可以调节井下气候,保证井下员工生命安全。在通风过程中,风流和井下热源将会不断发生热湿交换,这将导致风温升高。过高的风温是一个不安全因素,危害井下员工身心健康。因此,研究各因素对井下热环境的影响大小,探讨风流热湿交换规律,这对矿山安全生产及控制井下热环境具有重要意义。本文在收集和查阅国内外文献的基础上,系统分析了矿井通风井巷热交换理论,结合试验设计方法,采用FLUENT求解器对热湿交换过程进行数值模拟,分析试验数据,讨论热湿交换过程中各因素的相互作用,并确定了井下热环境的热力学模型。论文的主要研究内容与结论如下：（1）介绍了国内外矿井热害治理及通风井巷热湿交换研究的发展历程,总结了矿井热源及其作用机理,并结合传热学、工程热物理知识阐述了通风井巷热湿交换理论和风流流动原理,为数值模拟实验提供理论支持。（2）介绍了FLUENT求解器的发展历程及其功能,分析了利用FLUENT软件进行模拟所依据的控制方程并分别讨论其作用原理,指出FLUENT模拟过程的边界条件和初始条件的类型,为试验开展提供依据。（3）以温度和相对湿度为目标因子,选定影响热湿交换过程的10个...
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 选题的目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 主要研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 通风井巷热交换理论与数值模拟技术
2.1 矿内热源
2.2 通风井巷热湿交换理论
2.2.1 传热学基础
2.2.2 热湿交换原理
2.2.3 流动体系的能量方程
2.2.4 风流温度变化的基本方程
2.3 FLUENT求解器
2.4 流体流动的控制方程
2.5 边界条件
2.6 计算流体力学与数值模拟求解过程
2.7 本文数值模拟路线
2.8 本章小结
第三章 通风热交换影响因素模拟试验研究
3.1 热环境的表征因子
3.2 正交试验
3.2.1 数值计算模型的选取与建立
3.2.2 边界条件设置
3.2.3 正交试验设计及其结果
3.2.4 试验结果分析
3.2.5 影响因素筛选
3.3 单因素试验
3.3.1 终点温度单因素影响试验分析
3.3.2 终点相对湿度单因素影响试验分析
3.4 调热圈理论与壁面温度
3.4.1 调热圈理论
3.4.2 壁面温度
3.5 断面形状因素比较分析
3.5.1 不同断面形状模型的建立
3.5.2 模拟试验结果比较
3.6 本章小结
第四章 矿井通风热交换的热力学模型研究
4.1 响应面试验设计法与Design-Expert软件
4.1.1 响应面法
4.1.2 Design-Expert软件
4.2 BBD响应面试验设计
4.2.1 温度响应面试验设计与结果分析
4.2.2 相对湿度响应面试验设计与结果分析
4.3 热交换模型的建立
4.3.1 温度因子热力学模型
4.3.2 相对湿度因子热力学模型
4.4 模型验证
4.4.1 工程概况
4.4.2 验证计算
4.5 本章小结
第五章 结论及展望
5.1 本论文的主要结论
5.2 论文的主要创新点
5.3 有待进一步研究的内容
参考文献
附录
附录一：温度总数据
附录二：相对湿度总数据
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果及获奖
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面法优化超声辅助提取油茶壳中单宁的工艺[J]. 杨小敏,刘建平,李倩倩,胡林. 食品工业科技. 2012(09)
[2]巷壁与空气热湿交换规律数值模拟研究[J]. 魏亚兴,胡汉华,何发龙,李冀. 中国安全科学学报. 2012(03)
[3]矿井空气吸热能力分析与应用[J]. 褚召祥,姬建虎,张习军,陈孜虎. 煤炭科学技术. 2012(01)
[4]干燥巷道围岩传热对平巷风流温度影响研究[J]. 刘景秀,李慧,周磊. 金属矿山. 2011(08)
[5]基于正交试验的煤矿安全开采充填材料配比优化研究[J]. 史俊伟,魏中举,刘庆龙,李杨杨,陈军涛. 中国安全科学学报. 2011(06)
[6]煤矿天然制冰降温技术的可行性分析[J]. 时继虎,辛嵩,于师建. 工业安全与环保. 2011(02)
[7]围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理[J]. 高建良,徐文,张学博. 煤炭学报. 2010(06)
[8]深热矿井巷道围岩的热分析[J]. 张习军,姬建虎,陆伟. 煤矿开采. 2009(02)
[9]HEMS深井降温系统研发及热害控制对策[J]. 何满潮,徐敏. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
[10]制冰降温系统在梁北煤矿的应用[J]. 王蝮飞,苏彦涛,吕少华. 煤炭科技. 2007(02)
博士论文
[1]煤与瓦斯突出判识及灾害气体运移规律研究[D]. 杨守国.重庆大学 2011
硕士论文
[1]高层建筑消防电梯井烟气蔓延及控制分析[D]. 孙晓琴.西南交通大学 2011
[2]以菊芋为原料的酒精发酵研究[D]. 张秀兰.兰州理工大学 2011
[3]水力通风换热机性能参数关系及换热效果研究[D]. 李亚威.中南大学 2011
[4]硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用[D]. 邓艳星.中南大学 2010
[5]矿井热参数测算方法研究[D]. 何权富.河南理工大学 2010
[6]岩巷掘进工作面热环境研究[D]. 朱庭浩.安徽理工大学 2010
[7]双相对置超磁致伸缩驱动水压伺服阀的仿真分析[D]. 李伟.北京工业大学 2010
[8]高温矿井风温预测模型研究及应用[D]. 左金宝.安徽理工大学 2009
[9]高温独头巷道射流通风热环境数值模拟及热害控制技术研究[D]. 龙腾腾.中南大学 2008
[10]矿井围岩与风流热湿交换规律的实验与模拟研究[D]. 杨高飞.天津大学 2008
本文编号：3028774
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 选题的目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 主要研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 通风井巷热交换理论与数值模拟技术
2.1 矿内热源
2.2 通风井巷热湿交换理论
2.2.1 传热学基础
2.2.2 热湿交换原理
2.2.3 流动体系的能量方程
2.2.4 风流温度变化的基本方程
2.3 FLUENT求解器
2.4 流体流动的控制方程
2.5 边界条件
2.6 计算流体力学与数值模拟求解过程
2.7 本文数值模拟路线
2.8 本章小结
第三章 通风热交换影响因素模拟试验研究
3.1 热环境的表征因子
3.2 正交试验
3.2.1 数值计算模型的选取与建立
3.2.2 边界条件设置
3.2.3 正交试验设计及其结果
3.2.4 试验结果分析
3.2.5 影响因素筛选
3.3 单因素试验
3.3.1 终点温度单因素影响试验分析
3.3.2 终点相对湿度单因素影响试验分析
3.4 调热圈理论与壁面温度
3.4.1 调热圈理论
3.4.2 壁面温度
3.5 断面形状因素比较分析
3.5.1 不同断面形状模型的建立
3.5.2 模拟试验结果比较
3.6 本章小结
第四章 矿井通风热交换的热力学模型研究
4.1 响应面试验设计法与Design-Expert软件
4.1.1 响应面法
4.1.2 Design-Expert软件
4.2 BBD响应面试验设计
4.2.1 温度响应面试验设计与结果分析
4.2.2 相对湿度响应面试验设计与结果分析
4.3 热交换模型的建立
4.3.1 温度因子热力学模型
4.3.2 相对湿度因子热力学模型
4.4 模型验证
4.4.1 工程概况
4.4.2 验证计算
4.5 本章小结
第五章 结论及展望
5.1 本论文的主要结论
5.2 论文的主要创新点
5.3 有待进一步研究的内容
参考文献
附录
附录一：温度总数据
附录二：相对湿度总数据
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果及获奖
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面法优化超声辅助提取油茶壳中单宁的工艺[J]. 杨小敏,刘建平,李倩倩,胡林. 食品工业科技. 2012(09)
[2]巷壁与空气热湿交换规律数值模拟研究[J]. 魏亚兴,胡汉华,何发龙,李冀. 中国安全科学学报. 2012(03)
[3]矿井空气吸热能力分析与应用[J]. 褚召祥,姬建虎,张习军,陈孜虎. 煤炭科学技术. 2012(01)
[4]干燥巷道围岩传热对平巷风流温度影响研究[J]. 刘景秀,李慧,周磊. 金属矿山. 2011(08)
[5]基于正交试验的煤矿安全开采充填材料配比优化研究[J]. 史俊伟,魏中举,刘庆龙,李杨杨,陈军涛. 中国安全科学学报. 2011(06)
[6]煤矿天然制冰降温技术的可行性分析[J]. 时继虎,辛嵩,于师建. 工业安全与环保. 2011(02)
[7]围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理[J]. 高建良,徐文,张学博. 煤炭学报. 2010(06)
[8]深热矿井巷道围岩的热分析[J]. 张习军,姬建虎,陆伟. 煤矿开采. 2009(02)
[9]HEMS深井降温系统研发及热害控制对策[J]. 何满潮,徐敏. 岩石力学与工程学报. 2008(07)
[10]制冰降温系统在梁北煤矿的应用[J]. 王蝮飞,苏彦涛,吕少华. 煤炭科技. 2007(02)
博士论文
[1]煤与瓦斯突出判识及灾害气体运移规律研究[D]. 杨守国.重庆大学 2011
硕士论文
[1]高层建筑消防电梯井烟气蔓延及控制分析[D]. 孙晓琴.西南交通大学 2011
[2]以菊芋为原料的酒精发酵研究[D]. 张秀兰.兰州理工大学 2011
[3]水力通风换热机性能参数关系及换热效果研究[D]. 李亚威.中南大学 2011
[4]硫化矿石结块机理及检测技术研究与应用[D]. 邓艳星.中南大学 2010
[5]矿井热参数测算方法研究[D]. 何权富.河南理工大学 2010
[6]岩巷掘进工作面热环境研究[D]. 朱庭浩.安徽理工大学 2010
[7]双相对置超磁致伸缩驱动水压伺服阀的仿真分析[D]. 李伟.北京工业大学 2010
[8]高温矿井风温预测模型研究及应用[D]. 左金宝.安徽理工大学 2009
[9]高温独头巷道射流通风热环境数值模拟及热害控制技术研究[D]. 龙腾腾.中南大学 2008
[10]矿井围岩与风流热湿交换规律的实验与模拟研究[D]. 杨高飞.天津大学 2008
本文编号：3028774
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3028774.html
