【摘要】：礦業(yè)開發(fā)的迅猛發(fā)展、開采深度和機械化程度的不斷增加致使礦井的風流調(diào)控難題逐漸凸顯出來。礦用空氣幕作為風流調(diào)控的有效技術(shù)，其應(yīng)用將會越來越廣泛。由于礦用空氣幕調(diào)控風流的效果與供風器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此優(yōu)化設(shè)計供風器的結(jié)構(gòu)對于提高礦用空氣幕的運行性能和效率有重要意義。為此，本論文開展如下主要研究內(nèi)容： 1.以應(yīng)用于礦山的空氣幕為研究對象，運用Pro/E軟件建立供風器的參數(shù)化三維模型，為供風器內(nèi)部流場的數(shù)值模擬計算提供模型支持。 2.運用CFD軟件Fluent對供風器內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬計算，并對數(shù)值模擬結(jié)果進行處理和分析。診斷出結(jié)構(gòu)上存在的問題，提出結(jié)構(gòu)改進的初始方案，通過模擬數(shù)值分析得出優(yōu)化供風器的主要設(shè)計參數(shù)。 3.通過分析單機循環(huán)型隔斷風流礦用空氣幕的實際流動模型得出優(yōu)化的數(shù)學模型，創(chuàng)建Pro/E，Gambit和Fluent軟件集成優(yōu)化所需的準備文件。在多學科優(yōu)化軟件Isight中搭建好集成優(yōu)化設(shè)計平臺。完成Pro/E，Gambit和Fluent的集成，實現(xiàn)供風器結(jié)構(gòu)的“設(shè)計—分析—優(yōu)化—再設(shè)計”自動循環(huán)優(yōu)化。 4.采用試驗設(shè)計方法與直接搜索方法組合策略對供風器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過最優(yōu)拉丁超立方算法和Hooke-Jeeves算法聯(lián)合對設(shè)計空間進行搜索，最后得到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)。 5.對優(yōu)化模型的數(shù)值模擬結(jié)果進行后處理，分析中心截面X=0速度矢量圖和出口速度直方圖，再對結(jié)構(gòu)做進一步改進，最終確定供風器結(jié)構(gòu)。 6.根據(jù)供風器的流場數(shù)值模擬和優(yōu)化結(jié)果，，試制優(yōu)化后的礦用空氣幕，并對優(yōu)化前后礦用空氣幕的出口速度進行對比研究。 數(shù)值模擬與現(xiàn)場應(yīng)用的結(jié)果表明：(1)通過集成優(yōu)化，供風器數(shù)值模擬的出口平均速度比原始模型增大了8.5%，而實測出口平均速度提高了6.6%，優(yōu)化后供風器的分布更加集中和均勻，壓力損失減少了5%；(2)將多學科優(yōu)化理念應(yīng)用到供風器優(yōu)化設(shè)計中，能有效地縮短開發(fā)時間和提高優(yōu)化效率，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計理論，能有效地降低優(yōu)化設(shè)計成本和提高產(chǎn)品性能；(3)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)基本吻合，這為數(shù)值模擬分析的精確性提供一定的數(shù)據(jù)支持，為產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計提供了新的研究思路。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TD724

【參考文獻】

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1 趙加鵬;張云海;任

本文編號：2566117