煤矿喷雾降尘中多相流耦合机理及仿真研究

发布时间：2017-05-19 13:19

  本文关键词：煤矿喷雾降尘中多相流耦合机理及仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：喷雾降尘是一种广泛应用于煤矿巷道各产尘环节的降尘方法,因其高效的除尘机理使得煤矿工人的工作环境得到了很大的改善,但是在煤矿喷雾降尘中受喷雾压力、巷道风速等因素的影响,喷雾降尘的实际效果大打折扣。为了提高煤矿喷雾降尘的效率,得到有利的环境及设备参数,对煤矿喷雾降尘中气相(空气流动)、液相(雾滴)、固相(煤尘颗粒)的多相流耦合进行仿真分析和实验研究,得出了风速、喷雾压力对降尘效率的影响规律,此研究对降尘效率的提高具有十分重要的理论意义及实用价值。建立了颗粒轨道物理模型(DPM离散相模型),在FLUENT中用基于同位网格的SIMPLE数值求解方法,对不同压力下的雾滴场和不同风速下的粉尘场进行了数值模拟,得出雾滴的分布情况和粒径参数以及粉尘的运移规律,并初步得出较优的喷雾压力及风力参数;同时建立了连续介质模型(双流体模型),并在FLUENT中采用多相流模型中的欧拉模型进作为物理模型,在风速、压力的共同作用下进行了数值模拟,得出了经过优化的风速及压力参数。同时,在大同燕子山煤矿喷雾降尘实验室进行了相应的喷雾、煤尘运移及喷雾降尘实验,使用和仿真相同的环境及设备参数,并采集了雾滴粒径、粉尘浓度等实验数据,对实验结果进行分析以后,和仿真结果进行对比验证。最后,综合分析仿真和模拟实验的结果,进一步地优化了喷雾降尘方法的细则,找到了降尘的针对部位及喷雾的合理参数,为煤矿实际生产中喷雾降尘的运用提供了一定的理论指导。
【关键词】：喷雾降尘 煤尘运移 降尘效率 多相流耦合 CFD
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 除尘工艺技术的国内外发展历史及现状11-15
• 1.3 多相流研究的发展历史与现状15-18
• 1.4 课题理论意义和实际应用价值18
• 1.5 主要研究内容18-21
• 1.5.1 机理的研究19-20
• 1.5.2 模型的建立20
• 1.5.3 仿真分析与实验20-21
• 第2章 产尘与降尘的基础理论研究21-32
• 2.1 产尘机理21-23
• 2.1.1 产尘环节21-23
• 2.1.2 粉尘扩散机理23
• 2.2 喷雾降尘及液体的雾化机理23-26
• 2.2.1 喷雾降尘的机理23-24
• 2.2.2 液体的雾化机理24-26
• 2.3 喷嘴结构和环境参数对降尘的影响26-30
• 2.3.1 环境参数对喷雾降尘的影响26-28
• 2.3.2 喷嘴结构参数的影响28-29
• 2.3.3 雾化参数中关于粒径的描述29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 多相流耦合模型的建立32-42
• 3.1 多相流研究概述32
• 3.2 多相流的物理模型32-33
• 3.3 离散颗粒模型33-36
• 3.3.1 在FLUENT中的应用及限制33-34
• 3.3.2 离散相模型的求解方法34-36
• 3.4 连续介质模型36-40
• 3.4.1 在FLUENT中的应用及限制36-37
• 3.4.2 模型的求解方法37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 多相流耦合的数值模拟42-57
• 4.1 几何模型的建立42-44
• 4.2 数值模拟的边界条件和参数设置44-46
• 4.2.1 粉尘场的仿真边界条件44-45
• 4.2.2 尘雾耦合的仿真边界条件45-46
• 4.3 仿真结果分析46-55
• 4.3.1 雾滴场的仿真结果46-50
• 4.3.2 粉尘场的仿真结果50-53
• 4.3.3 尘雾耦合的仿真结果53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 粉尘、雾滴耦合的实验研究57-67
• 5.1 实验系统的构建及实验方案57-60
• 5.1.1 实验系统的构建57-59
• 5.1.2 实验方案59-60
• 5.2 雾滴场实验结果分析60-61
• 5.3 粉尘场、耦合场的实验结果分析61-64
• 5.3.1 粉尘场实验61-62
• 5.3.2 尘雾耦合场实验62-64
• 5.4 煤尘亲疏水性的实验探索64-65
• 5.5 分析实验结果得出结论65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第6章 主要结论及展望67-69
• 6.1 论文总结67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 附录69-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果76-77
• 致谢77-78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;矿用自动喷雾降尘器[J];劳动保护;1981年01期

2 王金泉，杨澎;一种实用新型的自动喷雾降尘装置[J];煤矿机电;1995年06期

3 马捷;喷雾降尘在煤炭装卸环境中的应用研究[J];上海海运学院学报;1997年03期

4 颜士华,夏孝明,赵正均;对磁化水喷雾降尘机理的认识[J];煤炭工程师;1997年02期

5 梁彤,马素平;应用于喷雾降尘的喷嘴设计浅析[J];机械管理开发;2003年01期

6 张永红,赵红兵,李继春;高压喷雾降尘机理分析[J];煤;2003年03期

7 李瑞升 ,宋召谦;采掘面风水喷雾降尘技术试验与应用[J];山东煤炭科技;2004年02期

8 马素平,寇子明;喷雾降尘机理的研究[J];煤炭学报;2005年03期

9 马素平;寇子明;;喷雾降尘效率的研究与分析[J];太原理工大学学报;2006年03期

10 谢超;刘银;;煤矿巷道定点喷雾降尘方法探讨[J];煤矿机械;2007年06期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 程卫民;张立军;周刚;聂文;李建华;;综放工作面表面活性剂的喷雾降尘实验及其应用[A];2009矿山灾害预防控制学术研讨会论文集[C];2009年

2 周刚;程卫民;王刚;陈连军;;年产600万吨综放工作面液压支架喷雾降尘装置优化设计[A];2009矿山灾害预防控制学术研讨会论文集[C];2009年

3 张设计;;采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统的研究[A];第二十届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2012学术年会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者张海霞;我市研发出环保喷雾降尘车[N];长治日报;2009年

2 记者 杨沛洁　通讯员 王小策;十二矿喷雾降尘效果好[N];平顶山日报;2009年

3 高翠芳 林凤斌;省会成立专职道路洒水队[N];河北日报;2006年

4 张海瑞　齐向真;力促一流省会城市建设[N];太原日报;2011年

5 梁新民 郭晋毅;我市投资3000万元改善环卫设施[N];太原日报;2006年

6 张宏新邋李志勇;白庄矿：喷雾装上“科技脑”[N];经理日报;2007年

7 孙晓亮;雾化气捕捉有毒气体[N];中国安全生产报;2011年

8 郭强;省城主干道“两天一洗”[N];山西经济日报;2007年

9 司马童;“治霾神器”莫成“公帑神耗”[N];宁波日报;2014年

10 王洪石 孔祥俊;青海能源11个项目获专利[N];中国煤炭报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周刚;综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[D];山东科技大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 句海洋;综采工作面喷雾降尘理论及应用研究[D];华北科技学院;2015年

2 闫克楠;牵引式喷雾灭尘装备设计与研究[D];河北工程大学;2015年

3 赵雷雨;煤矿喷雾降尘中多相流耦合机理及仿真研究[D];中北大学;2016年

4 刘宝明;掘进机旋转喷雾降尘装置的研究[D];太原理工大学;2011年

5 梁彤;综采工作面喷雾降尘技术研究[D];太原理工大学;2003年

6 吴琼;综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

7 刘广亚;综采面高效喷雾降尘系统的设计[D];安徽理工大学;2013年

8 陈，

本文编号：378822