本文關(guān)鍵詞：煤礦除塵裝置關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計及流場仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：粉塵是煤礦井下主要自然災(zāi)害之一,其不僅影響礦井下的工作環(huán)境,且在一定條件下會發(fā)生爆炸,嚴重威脅礦井生產(chǎn)安全和工作人員身心健康。隨著礦井機械化水平的不斷提高,井下粉塵量也越來越大,一套合理、有效的除塵裝置變得極為迫切。在目前的除塵技術(shù)中有文丘里除塵器、袋式除塵器、靜電除塵器等,但這些技術(shù)成本高、體積大,不能得到廣泛的應(yīng)用。本課題所研究的煤礦采掘工作面除塵裝置是一種新型的除塵工藝方法,利用工作面管網(wǎng)中的壓風(fēng)和壓水,通過噴頭形成射流捕捉粉塵,可以有效的降低煤礦井下粉塵顆粒濃度,凈化了空氣質(zhì)量,同時杜絕了粉塵爆炸事故的發(fā)生。 現(xiàn)有的煤礦采掘工作面除塵裝置存在不足之處,主要體現(xiàn)在霧化狀態(tài)與工作壓力、噴嘴直徑和噴嘴擴散角等因素之間的關(guān)系。由于現(xiàn)有裝置的不足之處,本課題的目的是研制出具有最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的除塵裝置噴頭,提高除塵效率。本文運用數(shù)值模擬方法對煤礦采掘工作面除塵裝置關(guān)鍵部件噴頭內(nèi)外的氣液兩相流場進行了分析,其主要研究內(nèi)容如下： 首先,介紹了煤礦粉塵的危害、國內(nèi)外的治理現(xiàn)狀和煤礦采掘工作面除塵裝置的工作原理,提出了本課題的研究內(nèi)容與意義。 然后,概述了煤礦采掘工作面除塵裝置數(shù)值模擬中需要用到的基本知識,主要包括流體力學(xué)和計算流體力學(xué)基礎(chǔ)知識、射流理論和FLUENT概述,為進一步做數(shù)值模擬奠定了理論基礎(chǔ)。 最后,基于上述理論基礎(chǔ),在SolidWorks中建立不同的噴頭模型,導(dǎo)入常用的計算流體力學(xué)(CFD)軟件Fluent中進行流場仿真分析,對煤礦采掘工作面除塵裝置噴頭內(nèi)外的氣液兩相流場進行數(shù)值模擬,從不同的壓力、噴嘴直徑和噴嘴擴散角三個方面進行分析,得出最佳工作參數(shù)。 本文對煤礦采掘工作面除塵裝置進行數(shù)值模擬,彌補了國內(nèi)在此方面研究的不足。綜合考慮水和氣的速度分布規(guī)律、噴嘴內(nèi)外的壓力分布規(guī)律及射流聚集性三個方面,更全面、更準確的比較數(shù)值模擬的結(jié)果。本課題研究豐富了煤礦采掘工作面除塵裝置的理論知識,同時也為后續(xù)實際工程中的應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：煤礦除塵裝置 噴頭 氣液兩相流 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 緒論16-24
• 1.1 水射流技術(shù)概述16-18
• 1.1.1 水射流發(fā)展歷程16-17
• 1.1.2 水射流技術(shù)應(yīng)用17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.1 煤礦粉塵的治理現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 純水射流的數(shù)值模擬現(xiàn)狀19-20
• 1.3 課題來源、主要研究內(nèi)容及意義20-22
• 1.3.1 課題來源20
• 1.3.2 課題主要研究內(nèi)容20-21
• 1.3.3 課題的研究意義21
• 1.3.4 課題擬解決的主要問題21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-24
• 2 流體力學(xué)與計算流體力學(xué)基礎(chǔ)24-46
• 2.1 流體力學(xué)與計算流體力學(xué)基礎(chǔ)24-34
• 2.1.1 流體力學(xué)基礎(chǔ)24-32
• 2.1.2 計算流體力學(xué)基礎(chǔ)32-34
• 2.2 射流理論34-41
• 2.2.1 自由紊動射流35-36
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)射流的基本理論概述36-41
• 2.3 FLUENT數(shù)值模擬概述41-44
• 2.3.1 FLUENT軟件簡介41-42
• 2.3.2 FLUENT基本方程42-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 3 基于Fluent的煤礦除塵設(shè)備噴嘴流場的數(shù)值模擬46-70
• 3.1 煤層除塵裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計46-47
• 3.2 煤層除塵裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路47-50
• 3.2.1 提出設(shè)計思想47-48
• 3.2.2 連體式設(shè)計48-49
• 3.2.3 分離式設(shè)計49-50
• 3.3 噴嘴結(jié)構(gòu)與參數(shù)的確定50-51
• 3.4 噴嘴內(nèi)部流場計算51-60
• 3.4.1 噴頭內(nèi)部流場模型51-52
• 3.4.2 網(wǎng)格的劃分52-53
• 3.4.3 邊界和區(qū)域類型的指定53
• 3.4.4 導(dǎo)入mesh文件53-54
• 3.4.5 模型的設(shè)定54
• 3.4.6 湍流模型的選擇54-55
• 3.4.7 定義流體的材料屬性55-56
• 3.4.8 設(shè)置邊界條件56-58
• 3.4.9 求解方法的設(shè)置及其控制58-60
• 3.5 噴嘴外部流場計算60-68
• 3.5.1 噴頭外部流場模型60
• 3.5.2 網(wǎng)格劃分60-61
• 3.5.3 設(shè)置邊界條件61
• 3.5.4 外部流場求解器的設(shè)置61-62
• 3.5.5 混合多相流模型的選擇62-63
• 3.5.6 操作環(huán)境的設(shè)置63-64
• 3.5.7 外部流場設(shè)置邊界條件64-66
• 3.5.8 外部流場求解方法的設(shè)置及其控制66-68
• 3.6 本章小結(jié)68-70
• 4 煤礦除塵設(shè)備噴頭氣液兩相流場數(shù)值模擬分析70-85
• 4.1 不同噴嘴直徑內(nèi)外流場數(shù)值模擬結(jié)果及分析70-77
• 4.1.1 不同噴嘴直徑內(nèi)部壓力比較70-72
• 4.1.2 不同噴嘴直徑內(nèi)外速度比較72-77
• 4.2 不同壓力對噴頭的影響77-80
• 4.2.1 壓力比較78
• 4.2.2 速度比較78-80
• 4.3 噴嘴外擴散角對噴頭內(nèi)外部流場的影響80-84
• 4.4 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-87
• 參考文獻87-90
• 致謝90-92
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果92

【參考文獻】

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本文編號：303396