综掘工作面风幕隔尘集尘方法的数值模拟研究

发布时间：2021-08-10 22:11

　　煤尘是井下生产过程中的主要危害之一,不但威胁了井下作业场所的安全生产,而且严重的影响了井下工作人员的身体健康,做好井下工作面的防尘工作,最大限度的降低粉尘浓度是防治粉尘危害的重点。本文对煤矿井下综掘工作面粉尘的产生机理和运移规律进行了分析,在此基础上设计了风幕隔尘集尘装置,并分析了风幕装置的设计原则和工作原理。为了研究风幕隔尘集尘装置在综掘工作面的粉尘防治效果,运用FLUENT数值模拟软件研究了风流和粉尘的运动规律。通过风幕隔尘集尘系统与井下常用的长压短抽式通风除尘系统进行模拟比较,得出该系统对粉尘浓度控制的效果更佳。除此之外,为了研究风幕隔尘集尘系统的最优参数,在风筒直径和空气幕尺寸不变的情况下,分别改变压入风筒的入口风速和抽出风筒的出口负压,分析风流流场、粉尘运动轨迹和浓度变化规律。模拟结果显示:保持抽出式风筒负压大小不变增大压入式风筒入口风速,或者保持压入式风筒的入口速度大小不变增大抽出式风筒的出口负压的情况下,在一定的范围内可以使得空气幕隔尘集尘系统的除尘效果变得更好,有效的控制粉尘向司机一次运动,但是如果超过了一定的范围后,不但不能有效的控制粉尘,反而会使粉尘向司机侧的巷道扩... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 空气幕的国内外研究现状
        1.2.1 国内风幕防尘技术研究现状
        1.2.2 国外风幕防尘技术研究现状
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 综掘工作面粉尘的产生和运移规律
    2.1 煤矿粉尘的基本性质
        2.1.1 粉尘的分类
        2.1.2 粉尘的物理化学性质
        2.1.3 粉尘的分散度
    2.2 综掘工作面粉尘的来源及产生机理
    2.3 尘粒在巷道中的运动规律
        2.3.1 尘粒在水平方向的运动
        2.3.2 尘粒在静止空气中的沉降
        2.3.3 尘粒的在巷道中的扩散作用
        2.3.4 潞安集团漳村矿矿井综掘工作面粉尘的沿程分布
    2.4 本章小结
3 综掘工作面风幕隔尘集尘原理
    3.1 风幕隔尘集尘原理
    3.2 风幕隔尘集尘装置特点和设计原则
    3.3 风幕隔尘集尘系统的射流流场分析
        3.3.1 射流的分类
        3.3.2 平面紊动射流的特征
        3.3.3 平面紊动射流的运动分析
    3.4 本章小结
4 数值模拟的基本理论方法
    4.1 计算流体力学简介
    4.2 基本控制方程
        4.2.1 连续性方程
        4.2.2 运动方程
        4.2.3 能量守恒方程
    4.3 湍流的模拟方法
    4.4 计算流体力学的求解过程
    4.5 FLUENT软件介绍
        4.5.1 FLUENT的主要特点
        4.5.2 FLUENT的求解步骤
    4.6 本章小结
5 综掘工作面风幕隔尘集尘系统的数值模拟及分析
    5.1 风流和粉尘的离散相数学模型
        5.1.1 风流流场数学模型的基本假设
        5.1.2 离散相数学模型
    5.2 几何模型及网格划分
    5.3 模拟参数及边界条件设置
        5.3.1 风流流场模拟参数及边界条件设置
        5.3.2 离散相模型参数设置
    5.4 风幕隔尘集尘系统的数值模拟结果与分析
        5.4.1 风流流场的模拟结果分析
        5.4.2 粉尘流体的模拟结果分析
    5.5 普通长压短抽式通风除尘的模拟分析
    5.6 系统优化的数值模拟的分析
        5.6.1 抽风负压不变时模拟结果分析
        5.6.2 压风风速不变时模拟结果分析
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]数学拟合方法在掘进工作面粉尘浓度研究中的应用[J]. 鲁忠良,徐亚辉,王洪丽.  数学的实践与认识. 2014(18)
[2]泡沫降尘在漳村矿掘进工作面应用的研究[J]. 刘宝毅,鲁忠良.  科技信息. 2014(09)
[3]基于CFD技术的矿用空气幕流体特性研究[J]. 王海宁,张昭明.  矿山机械. 2013(03)
[4]矿用空气幕研究现状及展望[J]. 刘杰,杨胜强,郭记伟,刘垒.  煤矿安全. 2013(02)
[5]基于Matlab曲线拟合的两带高度计算公式优化[J]. 李胜,李军文,程曈,高宏,朱小强.  科技导报. 2013(03)
[6]矿井空气幕隔断巷道风流影响因素分析及实验[J]. 蒋仲安,罗晔,牛伟.  采矿与安全工程学报. 2013(01)
[7]煤矿井下自动喷雾降尘系统设计[J]. 汪海华.  中州煤炭. 2012(10)
[8]全岩机掘面压风空气幕封闭除尘系统的研究与应用[J]. 聂文,程卫民,于岩斌,谢军,刘伟,曹森.  煤炭学报. 2012(07)
[9]煤矿自动喷雾降尘装置的设计及应用[J]. 李斌.  科技风. 2011(22)
[10]综掘面风幕集尘除尘系统的参数优化与数值模拟[J]. 张建卓,祝天姿,高猛,李康康.  中国安全科学学报. 2011(04)

博士论文
[1]综采工作面隔尘理论及应用研究[D]. 刘荣华.中南大学 2010
[2]矿用空气幕理论及其应用研究[D]. 王海宁.中南大学 2005

硕士论文
[1]矿用空气幕特性研究及优化设计[D]. 张昭明.江西理工大学 2013
[2]综掘工作面高压气幕隔尘技术的研究[D]. 贾进彪.山东科技大学 2011
[3]基于FLUENT的硐室采场粉尘浓度分布规律模研究[D]. 李锋.青岛理工大学 2010
[4]机掘工作面旋流通风数值模拟及实验研究[D]. 符建文.湖南科技大学 2008



本文编号：3334872