矿用空气幕阻隔风流及烟气的数值模拟研究

发布时间：2017-08-13 11:21

  本文关键词：矿用空气幕阻隔风流及烟气的数值模拟研究

  更多相关文章： 巷道 空气幕 fluent 阻风率 火灾

【摘要】：煤是一种不可再生能源,被誉为工业的粮食,煤炭资源的开采需要工人通过艰苦的工作来完成,由于煤矿资源在地下埋藏深度各不相同,所以通常存在两种开采方式,即矿井开采和露天开采,我国露天煤矿的储量仅占7.5%左右,矿井开采成为获取煤炭的主要方式。一个矿井通风系统分为三大部分:进风部分、出风部分和供给各个工作地点的用风部分,一般情况下,进风部分和出风部分通风网络较为固定,而用风部分则经常需要根据生产发展的要求进行调整,以获得合理的通风风量。虽然在矿井通风过程中风流调节和控制的措施很多,但是常常出现效果不理想、实施成本高、管理麻烦等问题,本文中利用矿用空气幕来隔断风流和调节通风就是在此背景下研究和发展起来的,利用矿用空气幕来对巷道风流进行调节具有效率高、无污染、不影响生产等优势,因此研究矿用空气幕在矿井通风网路中的作用是很有意义的。当今,矿井火灾事故频发,给企业和国家造成了巨大的损失,甚至夺去了众多工人的生命,由于矿井特殊的环境导致了火情复杂,救援难度大等特点,研究矿井火灾时期的流场对降低事故损害,帮助人员逃生具有很大的现实意义。CFD技术具有成本低、效果好、可重复进行计算等优点,已逐渐被众多的专家学者采用,本文中利用前处理软件Gambit来划分模型网格,继而采用ANSYS公司的fluent14.0软件来对矿用空气幕隔断风流、火灾流场和空气幕在火灾中的作用进行模拟研究,通过在模拟软件中选用合理的计算模型,设置正确的参数来实现模拟结果的可视化,与此同时,为了检验模拟结果的正确性,通过矿井通风理论知识来计算理论值,比较理论值与模拟结果的差值大小,进一步保证模拟结果的可靠性。本文首先模拟计算了矿用空气幕的风机型号、风机全压、出口宽度三个因素对阻风率和隔断压差的影响,结果表明,在该巷道模型和通风速度下,当风机机号为13、风机全压为600pa、出口宽度为0.76m时,空气幕的阻风率达到最大值的93.12%。其次,文章研究了在该巷道模型下有无安装空气幕两种情况下进风流火灾和采面火灾发生时的流场,得出空气幕对火源点产生的高温烟气进入空气幕安装巷道具有阻隔效应,当进风流火灾发生时,空气幕安装巷道烟气温度和体积分数分别降低了15℃和1%~1.6%,降幅分别达20%和40%~60%,效果显著。
【关键词】：巷道 空气幕 fluent 阻风率 火灾
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 矿井火灾综述10-13
• 1.2.1 矿井火灾分类及特征11-12
• 1.2.2 矿井火灾及烟气的危害12-13
• 1.2.3 烟气成分分析13
• 1.3 空气幕的国内外研究现状13-18
• 1.3.1 大门空气幕的国内外研究现状13-15
• 1.3.2 矿用空气幕的国内外研究现状15-17
• 1.3.3 空气幕在控制火灾领域的应用研究17-18
• 1.4 研究内容、方法、意义 及创新点18-21
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 研究方法19
• 1.4.3 研究意义19-20
• 1.4.4 本文创新点20-21
• 第二章 数值模拟理论基础和模型验证21-32
• 2.1 CFD及其软件介绍21-24
• 2.1.1 前处理模块21-22
• 2.1.2 核心处理模块22-23
• 2.1.3 后处理模块23-24
• 2.2 数学模型理论基础24-29
• 2.2.1 基本守恒方程24-26
• 2.2.2 湍流模型的介绍与选择26-28
• 2.2.3 组分模型的介绍与选择28-29
• 2.3 计算方法与边界条件29-30
• 2.4 模型验证30-32
• 第三章 空气幕的选型模拟计算及分析32-56
• 3.1 物理模型的建立32-36
• 3.2 模拟结果与分析36-52
• 3.2.1 出口宽度和风机全压对阻风率的影响38-46
• 3.2.2 出口宽度和风机全压对隔断压差的影响46-50
• 3.2.3 风机型号对阻风率的影响50-51
• 3.2.4 风机型号对隔断压差的影响51-52
• 3.3 空气幕的综合选型计算分析52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 空气幕对矿井火灾影响的数值模拟分析56-75
• 4.1 火源形式及火源位置假设56
• 4.2 物理模型的建立56-57
• 4.3 进风流火灾模拟与分析57-67
• 4.3.1 无空气幕时进风流火灾模拟与分析57-62
• 4.3.2 空气幕安装时进风流火灾模拟与分析62-67
• 4.4 采面火灾模拟与分析67-73
• 4.4.1 无空气幕时采面火灾模拟与分析67-70
• 4.4.2 空气幕安装时采面火灾模拟与分析70-73
• 4.5 本章小结73-75
• 第五章 结论与展望75-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间发表的学术论文81-82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 葛永慧;王建民;;矿井三维巷道建模方法的研究[J];工程勘察;2006年10期

2 宋化沂;关于巷道曲线部分加宽问题的探讨[J];煤矿设计通讯;1966年04期

3 ;对巷道密闭材料的火灾危险性[J];煤矿安全;1972年04期

4 杨卫平;设计最佳巷道断面的探讨[J];煤矿设计;1985年12期

5 内野健一,王学仁;关于巷道火灾蔓延特性的研究[J];煤炭技术;1991年03期

6 谢龙水,冯之艾;深部硬岩矿山高应力巷道的设计思想与支护问题[J];世界采矿快报;1995年Z1期

7 尹华;梯形巷道断面优化分析[J];矿山压力与顶板管理;2001年04期

8 刘勇,何元东;标准巷道断面自动查询绘制系统[J];煤炭工程;2001年10期

9 王如林;巷道断面设计最优方案探讨[J];煤;2002年04期

10 李世英,尹常民,倪喜民;优化巷道断面 提高矿井效益[J];煤炭技术;2002年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王文中;;金山店铁矿东区岩层巷道“T”型交岔口稳定性分析与对策研究[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年

2 陈良周;任兰花;;一种基于面模型的巷道三维自动建模方法研究[A];“华东六省一市地学科技论坛”论文专辑[C];2010年

3 宁亚文;;拱形巷道断面简易计算公式的推导与应用[A];2012年全国煤矿安全学术年会论文集[C];2012年

4 秦玉虎;雷醒民;范文;;用拱模型方法评价巷道上方场地的稳定性[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年

5 刘鹏博;李路;姚永超;明世祥;;基于矿岩性质模糊聚类分析的巷道分级支护研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年

6 康延雷;孔凡堂;颜廷更;李士东;冯向东;冯龙彪;;巷道过断层注浆加固的研究及应用[A];2003年度优秀学术论文集——煤矿先进生产技术交流会论文集[C];2003年

7 沈兆奎;汪小平;陈仲杰;;巷道底臌的原因分析及其防治措施[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年

8 钱沛云;徐强;朱之星;李海;苏忠武;;巷道除尘设备的研究[A];煤矿机电一体化新技术及装备学术研讨论文专集[C];2003年

9 李生生;安许良;王志晓;;注浆充填技术在废弃巷道治理中的应用[A];中国煤炭学会成立五十周年系列文集2012年全国矿山建设学术会议专刊（下）[C];2012年

10 伍佑伦;许梦国;盛建龙;;基于断裂力学的巷道围岩破坏区分析[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 程占新;井下“小火车”显神通[N];中国矿业报;2008年

2 记者 陈遥　通讯员 金淑峰;哈拉沟矿引进吸尘高手[N];中国煤炭报;2012年

3 通讯员 高永健 本报记者 刘耀平;倾注心血改造 民生凝聚民心[N];中国煤炭报;2011年

4 本报记者 齐作权;安全生产：永不竣工的工程[N];山西日报;2012年

5 胡九潭;阳煤集团五矿挖根求源降成本[N];山西经济日报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 罗永豪;巷道断面风速分布与煤矿通风系统实时诊断理论研究[D];太原理工大学;2015年

2 宋怀涛;井巷风温周期性变化下围岩温度场数值模拟及实验研究[D];中国矿业大学(北京);2016年

3 张志华;矿山巷道三维网络模型的构建及其路径分析方法研究[D];西安科技大学;2010年

4 傅培舫;实际巷道火灾过程热物理参数变化规律与计算机仿真的研究[D];中国矿业大学;2002年

5 张源;高地温巷道围岩非稳态温度场及隔热降温机理研究[D];中国矿业大学;2013年

6 王海宁;矿用空气幕理论及其应用研究[D];中南大学;2005年

7 邢玉忠;矿井重大灾害动态机理与救援技术信息支持系统研究[D];太原理工大学;2007年

8 于远祥;矩形巷道围岩变形破坏机理及在王村矿的应用研究[D];西安科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘乐;矿井巷道三维建模及可视化技术研究与应用[D];西安建筑科技大学;2016年

2 梁东升;基于LS-DYNA模拟的巷道爆破空气冲击波传播特性研究[D];昆明理工大学;2016年

3 高伦;掘进巷道综合降尘实验平台设计研究[D];辽宁工程技术大学;2014年

4 陈振国;基于线框模型的特征断面巷道段三维建模算法[D];辽宁工程技术大学;2015年

5 张宇轩;不同通风方式下铀矿独头巷道的最小排氡和排氡子体风量的理论研究[D];南华大学;2016年

6 肖玉清;矿用空气幕阻隔风流及烟气的数值模拟研究[D];江西理工大学;2015年

7 黄亮亮;深热矿井独头巷道内空气温度数值模拟研究[D];江西理工大学;2015年

8 秦帆;高温掘进巷道热环境及降温冷负荷分析计算研究[D];中国矿业大学;2015年

9 王建民;三维巷道建模及其应用研究[D];太原理工大学;2005年

10 唐敏;矿山井巷三维模型的建立[D];昆明理工大学;2010年

，

本文编号：667022