大断面拱形巷道风量测量及补偿方法的研究

发布时间：2023-05-26 19:24

　　风量作为矿井通风安全的重要指标,其测量值与实际值偏差过大会导致管理者对矿井通风能力的错误判断,严重威胁矿井和人员安全。因此,研究矿井通风机风量测量及补偿方法对正确评价矿井通风能力,保证煤矿安全生产具有十分重要的意义。风量作为评价矿井通风能力的第一要素,目前现场实际测量中,常采用搭建测试支架安装多个风速传感器的方法,即风速法。本文以大断面拱形巷道为例,针对矿井巷道中风量测试时因搭建支架对巷道内风流产生影响,造成测量不准确问题,由切贝切夫横向型线的改进方法确定测试点及其传感器安装位置。在此基础上,首先采用Fluent软件对从1m/s～10m/s入口风速下巷道中无、有支架两种情况进行数值模拟,得到其测风截面处的风速分布云图,测试线上的速度散点图以及测风点的风速值;其次对两种情况下的仿真数据,采用曲线拟合法得到风速误差补偿方程,并按照测试点位置与误差补偿特性方程的接近程度对其进行归类;最后以某煤矿通风机由传统动压法获得的试验数据对仿真模型和误差修正方法进行验证。结果表明:搭建测试支架后造成各测点风速值较无支架时偏大,风速的平均相对误差最大为11.5%,最小为5.1%,其对应的风量相对误差达到6...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 课题研究的国内外现状
        1.2.1 风量测试方法及装置的研究现状
        1.2.2 CFD技术在工程测试中的应用研究
        1.2.3 虚拟仪器技术的应用研究
    1.3 课题的研究内容
    1.4 小结
2 拱形巷道测风位置的确定
    2.1 通风机测试需求与风量测试方法分析
    2.2 拱形巷道风量测试方法
    2.3 测风点位置的确定
    2.4 测风截面的确定
    2.5 小结
3 建模与仿真分析
    3.1 仿真软件的选择
    3.2 巷道模型的建立与条件设置
        3.2.1 大断面拱形巷道模型的建立
        3.2.2 模型的网格划分
        3.2.3 仿真条件设置
    3.3 仿真结果与分析
        3.3.1 无、有支架时巷道内风速分布
        3.3.2 仿真结果分析
    3.4 小结
4 风速的误差补偿与验证
    4.1 最小二乘法
    4.2 风速的曲线拟合及误差补偿
        4.2.1 风速曲线拟合
        4.2.2 误差补偿特性方程
    4.3 误差补偿特性方程仿真验证
    4.4 小结
5 风量测试系统设计
    5.1 风量测试系统硬件方案
        5.1.1 系统硬件总体结构
        5.1.2 传感器的选型与确定
        5.1.3 数据采集卡
        5.1.4 调理电路设计
    5.2 风量测试系统软件设计
        5.2.1 软件开发平台
        5.2.2 软件设计总体方案
        5.2.3 测试系统功能实现
    5.3 小结
6 实验验证
    6.1 仿真模型与误差补偿方法验证
    6.2 测试系统静态特性分析
        6.2.1 实验设备及方法
        6.2.2 测试系统通道性能分析
    6.3 系统的功能性验证
    6.4 小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3823141