独头巷道掘进风流场分析及通风优化

发布时间：2017-05-15 20:06

  本文关键词：独头巷道掘进风流场分析及通风优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：爆破烟尘是矿山生产中所面临的主要危害之一,开采独头巷道爆破掘进产生的烟尘,其危害往往高于一般工作地点和生活场所粉尘的危害。因此,开展独头巷道风流场分析及烟尘排除研究,对于保障矿山工作人员的身心健康具有重要现实意义。 本文依托“深部开采通风系统仿真模拟及优化”科研课题,综合运用理论分析和数值模拟方法,采用几何建模软件GAMBIT和计算流体动力学软件FLUENT,针对凡口铅锌矿独头巷道爆破掘进所面临的问题开展研究,主要研究内容及所取得的成果如下： (1)根据独头巷道空间流体的特性,做出合理假设,得到了流场主控制方程。分别建立了压入式、抽出式和混合式通风风流场的三维分析数值模型,以此为基础,得到了独头巷道压入式、抽出式和混合式通风流场的风速分布,揭示了独头巷道风流流场的分区,验证了选择混合式通风的合理性。 (2)结合矿井通风系统立体网络图等资料和数值模拟分析的要求,对独头巷道范围内的其他附属建筑进行省略或作简化处理,确定通风优化模型的模拟区域。在此基础上,采用几何建模软件GAMBIT建立了独头巷道的三维几何模型,并对模型进行网格划分等处理后,导入FLUENT中设置相关参数并进行运算,形成独头巷道通风优化数值模型。 (3)运用正交试验设计方法,开展独头巷道局部通风效果影响因素分析及通风方案优化,设计了两组正交试验,每组试验有9个方案。研究获得了各因素对通风效果的影响规律、程度大小以及各因素的最优参数组合,确定了一个相对较优通风方案。 (4)运用所建立的通风优化模型及FLUENT软件开展独头巷道掘进通风数值模拟优化研究,揭示了计算区域的烟尘平均浓度及特定方向的烟尘分布、爆破后烟尘在巷道空间的最大浓度随时问变化规律,以及各因素的影响程度。在此基础上,确定另一个通风排尘相对优化方案。然后将这个方案与用正交试验获得的较优方案进行对比分析,确定最终的优化方案。
【关键词】：独头巷道 烟尘 FLUENT 风流场 正交试验法
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题的由来及研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 独头巷道掘进烟尘危害控制研究现状10-13
• 1.2.2 气固两相流研究现状13-16
• 1.2.3 独头巷道掘进烟尘风流场数值模拟研究现状16
• 1.3 研究内容及技术路线16-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 独头巷道掘进风流场分析19-32
• 2.1 主控制方程19-21
• 2.2 烟尘风流场模型21-22
• 2.2.1 压入式通风流场模型21
• 2.2.2 抽出式通风流场模型21-22
• 2.2.3 混合式通风流场模型22
• 2.3 风流场分析22-30
• 2.3.1 压入式风流场分析23-25
• 2.3.2 抽出式风流场分析25-28
• 2.3.3 混合式风流场分析28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 通风优化模型构建32-42
• 3.1 通风优化模型模拟区域确定32-33
• 3.2 GAMBIT进行前处理33-35
• 3.3 设置FLUENT计算模式及粘性模式35-36
• 3.3.1 计算模式的设置35-36
• 3.3.2 粘性模式的选择36
• 3.4 操作环境和烟尘设置36-38
• 3.4.1 参考压力37
• 3.4.2 重力37
• 3.4.3 烟尘喷射37-38
• 3.4.4 烟尘的性质38
• 3.5 边界条件设置38-40
• 3.5.1 动量选项设定38-39
• 3.5.2 DPM选项设定39-40
• 3.6 求解及后处理40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 4 独头巷道局部通风方案正交试验优化42-56
• 4.1 正交试验设计方法的简介42-45
• 4.1.1 正交试验设计方法的主要概念42-43
• 4.1.2 正交试验数据的分析方法43-45
• 4.2 试验方案设计及结果分析45-54
• 4.2.1 试验方案设计45-50
• 4.2.2 试验结果分析50-54
• 4.3 本章小结54-56
• 5 独头巷道掘进通风方案数值模拟优化56-84
• 5.1 模拟方案设定及基准方案56-59
• 5.1.1 模拟方案设定56
• 5.1.2 基准方案56-59
• 5.2 模拟结果及分析59-82
• 5.2.1 风速对烟尘浓度影响分析59-65
• 5.2.2 高度对烟尘浓度影响分析65-71
• 5.2.3 抽压比对烟尘浓度影响分析71-75
• 5.2.4 距离对烟尘浓度影响分析75-79
• 5.2.5 管径对烟尘浓度影响分析79-82
• 5.3 单因素分析最佳组合82
• 5.4 本章小结82-84
• 6 结论及展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-90
• 攻读学位期间主要的研究成果90-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：368716