本文關鍵詞：前抽后壓混合式通風的掘進工作面粉塵分布規(guī)律的數值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,職業(yè)塵肺病作為危害人們身體健康的一大惡疾,已經被越來越多的人關注,特別是在煤礦行業(yè)里,塵肺病感染問題尤其突出。預防塵肺病的發(fā)生,最有效的措施就是控制粉塵源,防治粉塵在作業(yè)區(qū)擴散,同時將粉塵排出作業(yè)區(qū)。隨著煤礦機械化程度的提高,機掘工作面是煤礦井下粉塵污染最嚴重的區(qū)域之一,實踐證明,混合式通風是改善機掘工作面作業(yè)環(huán)境,確保安全生產的一種最有效的通風方式。通過CFD數值模擬可以準確掌握掘進巷道風流流場分布規(guī)律以及分流運動傳質過程,從而掌控巷道內粉塵分布情況,可以據此確定合理的風筒出口距掘進巷道迎頭斷面的距離、抽壓風量比以及掘進巷道的面積對合理工況參數的影響,這對掘進工作面炮煙、粉塵等有毒、有害物質的排出和防止其積聚有著極其重要的使用價值。 本文運用流體力學、空氣動力學、射流理論及礦井通風理論,采用數值模擬及實驗室研究方法,以古城煤礦掘進巷道通風系統(tǒng)為背景,從通風流場結構、粉塵運移規(guī)律及控塵效果等方面對機掘工作面前抽后壓混合式通風方式進行了系統(tǒng)的研究,為實際工程中通風系統(tǒng)的合理布置提供了技術依據： (1)在利用射流理論分析了自由紊流淹沒射流的基礎上,運用貼附壁射流理論分析了機掘工作面前抽后壓的風流流場結構。 (2)以礦山實際掘進巷道通風系統(tǒng)為背景,運用gambit軟件建立了簡化的混合式前抽后壓通風物理模型,并且引入擾動源模型來近似模擬掘進巷道迎頭面粉塵的擴散規(guī)律。 (3)利用流體力學軟件Fluent對機掘工作面前抽后壓混合式通風進行了多工況參數模擬,采用Fluent提供的離散相模型(DPM模型)來模擬粉塵在巷道內的遷移運動,得出了該種通風方式下影響通風控塵的合理工況參數,即即合理的抽壓風筒口位置和合理的抽壓風量比。同時通過改變巷道斷面積的大小,進一步分析了不同巷道斷面積對合理工況參數的影響。 (4)依據相似理論,在實驗室條件下建立了前抽后壓混合式通風實驗模型,對數值模擬得出的合理工況參數進行了驗證,實驗結果與數值模擬結果基本一致。
【關鍵詞】：機掘工作面 混合式通風 數值模擬 粉塵分布
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD714.43
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 掘進工作面通風方式介紹12-14
• 1.2.1 壓入式通風13
• 1.2.2 抽出式通風13
• 1.2.3 混合式通風13-14
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文研究內容及研究方法16-17
• 1.4.1 研究內容16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 1.5 本章小結17-19
• 第二章 機掘工作面掘進通風理論19-29
• 2.1 流體力學理論19-20
• 2.2 射流理論20-27
• 2.2.1 紊流射流理論20-22
• 2.2.2 紊流射流的基本結構和特性22-25
• 2.2.3 貼附壁射流25-27
• 2.3 前抽后壓混合式通風流場特點27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 數值模擬的基本方法和理論29-47
• 3.1 模型簡化及網格生成29-30
• 3.1.1 模型建立29
• 3.1.2 網格生成29-30
• 3.2 邊界條件30-31
• 3.3 紊流的控制方程31-35
• 3.3.1 不可壓縮流體的基本方程31-34
• 3.3.2 基本方程的通用形式34-35
• 3.4 通用控制方程的離散方法35-36
• 3.4.1 有限差分法35
• 3.4.2 有限元法35-36
• 3.4.3 有限體積法36
• 3.5 紊流的數值模擬方法36-39
• 3.5.1 直接模擬36-37
• 3.5.2 大渦模擬37
• 3.5.3 雷諾平均數值模擬37-39
• 3.6 掘進工作面通風的數值計算方法39-45
• 3.6.1 Realizablek-ε紊流模型40
• 3.6.2 紊流流動的近壁面處理40-43
• 3.6.3 SIMPLE算法43-45
• 3.7 本章小結45-47
• 第四章 掘進巷道混合式通風的數值模擬及分析47-81
• 4.1 物理模型的建立及網格生成47-48
• 4.1.1 物理模型47
• 4.1.2 塵源擾動模型47-48
• 4.1.3 網格的生成48
• 4.2 數學模型48-53
• 4.2.1 假設條件48-49
• 4.2.2 離散相模型49-52
• 4.2.3 邊界條件52-53
• 4.3 數值計算結果及分析53-77
• 4.3.1 確定最佳抽出風筒口位置53-55
• 4.3.2 確定最佳壓入風筒口位置55-57
• 4.3.3 確定最佳通風比57-62
• 4.3.4 巷道斷面積S=9.88m~2的數值模擬62-69
• 4.3.5 巷道斷面積S=7.82m~2的數值模擬69-77
• 4.4 分析比較得出不同巷道斷面積的合理參數77-78
• 4.5 本章小結78-81
• 第五章 驗證數值模擬結果81-93
• 5.1 相似理論基礎81-84
• 5.1.1 力學相似性81
• 5.1.2 相似理論81-82
• 5.1.3 控制方程82-83
• 5.1.4 模型律的選擇83-84
• 5.2 實驗方法84-85
• 5.2.1 實驗儀器84-85
• 5.2.2 測試方法85
• 5.3 實驗驗證85-92
• 5.3.1 驗證最優(yōu)抽風口位置85-87
• 5.3.2 最優(yōu)壓風口位置87-89
• 5.3.3 最優(yōu)抽壓風量比89-92
• 5.3.4 實驗結果分析92
• 5.4 本章小結92-93
• 第六章 結論與展望93-97
• 6.1 總結93-94
• 6.2 創(chuàng)新點94-95
• 6.3 展望95-97
• 參考文獻97-101
• 致謝101-103
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學術論文103

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前7條

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5 劉榮華,王海橋,施式亮,劉何清;壓入式通風掘進工作面粉塵分布規(guī)律研究[J];煤炭學報;2002年03期

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7 向光全;粉塵的危害與防治措施[J];水利電力勞動保護;1996年03期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 譚俊清;礦漿管道極限承載能力和壽命預測研究[D];西安建筑科技大學;2011年

  本文關鍵詞：前抽后壓混合式通風的掘進工作面粉塵分布規(guī)律的數值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：321530