巷道火灾时期烟流参数变化规律模拟分析

本文以实际煤矿采区进风系统为原型,按照流体相似原理,建立了矿井巷道火灾模拟实验系统,然后利用GAMBIT软件建立实验巷道的物理模型,采用Hex/Wedge-Cooper方法进行体网格的划分,对初始条件和边界条件进行设定和处理,最后将巷道火灾火源简化为一个固定体积的稳态高温热源,采用FLUENT软件,针对不同的巷道入口初始速度,分别模拟分析火灾巷道烟流温度场、速度场、密度场和压力场的变化规律和分布情况。研究结果表明:火灾发生后,巷道烟流扩散范围逐渐增大,温度逐渐升高,在火区附近温度最高;烟流速度从巷道入口处到出口处逐渐降低,在巷道交叉口处由于存在局部阻力和节流效应,烟流速度会大大降低;烟流密度从巷道入口处到出口处逐渐增大,在通风情况不好的巷道,烟流密度会更大,且巷道顶部烟流密度要小于巷道底部烟流密度;烟流静压总体升高,但在巷道出口处烟流压力最低。     

火灾巷道烟流速度变化规律研究

以丁家梁煤矿采区进风系统为原型,按照流体相似原理,建立矿井巷道火灾模拟实验系统,根据能量守恒定律,进行火灾巷道烟流速度的实验测试、计算和分析,并利用GAMBIT软件对实验模型巷道进行网格划分,通过在FLUENT软件中设定火灾时期烟气流动的边界条件和初始条件,选用RNG k-ε两方程湍流模型、能量方程和SIMPLE算法对矿井巷道火灾烟流速度进行稳态数值模拟,得出火灾时期巷道烟流速度的变化规律。     

矿井巷道火灾烟气运动模拟研究

采用区域模拟的方法,对矿井巷道火灾烟气运动进行动态模拟,迅速准确地掌握矿井火灾烟流状态及烟流的分布状况。并利用实验结果对模拟结果进行验证,证明矿井巷道火灾烟气运动模拟结果的正确性。     

矿山通风网络火灾的计算机仿真模拟

应用矿山通风网络火灾模拟软件对矿山井下的水平巷道火灾和倾斜巷道火灾分别进行了全网络的计算机仿真模拟,得出了火灾烟流侵入巷道的时间和温度、人员在通风网络中逃生的避灾路线、火灾期间烟流滚退现象发生的临界风速、烟流滚退的距离及救灾决策要点等结果。仿真模拟结果表明：该软件的计算结果可靠、界面友好、功能实用,可作为矿山防灭火工程性能化设计的重要手段。     

复杂矿井火灾烟气蔓延三维仿真研究

为研究灾变发生对矿井的影响，以通风系统三维仿真模型作为平台，基于通风网络解算模型和烟流蔓延参数模型，分析了风速、风向、火灾温度和烟流浓度的动态变化，实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟流浓度分布的动态模拟，并将其在三维平台上展示出来。并以国内某复杂矿井为例，探究火灾发生时烟气蔓延情况。研究结果表明，选取复杂矿井为例进行建模及火灾点设置，模拟了烟流的影响范围和到达时间，验证了三维平台的可靠性；通过模拟得到，上行通风火灾风流紊乱会造成旁侧支路风流逆转，而且相邻采面经历了风量逐渐减小、停止和反向的变化，烟流会通过2个回风巷道排出，污染多个回风巷道。     

矿井平巷木材火灾烟流滚退理论分析与实验研究

为了研究矿井火灾产生的滚退烟流的危害,理论分析了矿井火灾后烟流发生滚退的条件及滚退特征,进行了真实巷道木材火灾实验。从烟流滚退滞止点的压力平衡和最小经验进风风速两个角度进行了烟流滚退的条件判别;基于环境流体力学、传热学和前人研究成果对滚退烟流的滚退特征数学模型进行了探讨和分析;并进行了真实矿井木材火灾实验,对相关实验数据和实验现象、烟流滚退特征数学模型进行了相互对比、分析和验证。结果表明,滚退烟流的特征参数数学模型和实验数据、实验现象吻合较好。     

基于Ventsim的巷道火灾对风速影响研究

为了研究巷道火灾烟流对风速的影响,选取平煤四矿为研究对象,通过Ventsim软件,建立全矿井三维模型。模拟井下带式输送机巷道发生火灾,研究烟雾蔓延规律。观测巷道上、下游风流变化范围。研究表明,随着初始风速的增大,风流变化率急剧增快,并且出现风流紊乱的时间更早。     

火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程研究

通过传热学和热平衡原理建立火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程;利用矿井巷道火灾模拟实验系统测定火灾时期火区下风侧各测点的烟流温度、密度和速度值,得出距离火区下风侧x米处烟流温度变化的实验值,同时通过温度场方程得出烟流温度变化的计算值,得出烟流温度变化的计算值与实验值变化趋势基本一致的结论。实验验证了温度场方程的可行性。     

一起下分层掘进中上分层采空区自燃火灾的科学处理

下分层掘进巷道过程中，上分层采空区边缘因煤柱压裂导致自燃发火，科学地分析了火情，火热，运用调压技术，有效控制烟流，瓦斯流，蒸气流，迅速彻底扑灭自燃火灾，是直接灭火的典型实例。     

水平巷道火灾烟流逆流层的形成条件

本文根据巷道风流结构理论及热浮力中性成层中轴对称热对流理论，建立了水平巷道火灾烟流逆流层形成条件的理论模型，给出了理论判据计算式，对决定烟流逆流层形成的主要参数──燃烧温度和火区风流速度进行了定量计算。     

矿岩自燃发火巷道烟气流动的数值模拟及评价

利用矿岩自燃发火巷道烟气流动所遵循的控制方程, 对烟气流动特性进行数值了模拟。通过模拟计算得出了发火巷道内烟气流动的速度场、温度场详细分布情况。并采用预计热舒适指标(PMV)、预计不满意百分比(PPD)对巷道中的空气质量进行了评价。利用模拟计算结果, 可以为铜坑矿地下火和毒气蔓延的控制以及火区特大事故应急救援预案的制定提供技术依据。     

胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟

胶带运输巷火灾发生后多采用烟雾和温度作为灾害预警关键传感参数,为解决巷道火灾烟雾及温度传感设备敷设位置、布置间距、报警阀值的设置需求,重点围绕胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟应用进行详述,研究了FlowSimulation 软件原理、火灾烟气流动物理模型和基本假定、计算模型和参数的确定、模拟结果及分析等四项内容。根据矿山现场情况,完成三维建模、网格划分及边界参数设置等,进行巷道火灾烟气流动数值模拟,并且在不同影响因素下进行模拟,对模拟结果进行分析,总结出火灾烟气流动规律。通过对巷道火灾烟气流动数值模拟为感温光缆、火灾探测传感器安装间距及其位置提供参考依据。     

水平巷道火灾时期烟气逆流发生条件的研究

采用理论分析的方法,对水平巷道火灾时期的烟气逆流现象进行了深入研究。建立了无量纲量准则Bk,并给出其与速度比准则Bu的关系,推导出了判断烟气逆流发生条件式的简易形式K-1Bk>1,为巷道火灾时期烟气逆流的防治提供了理论依据。     

封闭火区注惰危险性和临界注惰参数

为研究封闭火区注惰早期气体变化规律及爆炸危险性,基于重力流和射流理论,分析了封闭火区内层流和紊流气体层形成机制及特征,推导了防止密闭火区发生爆炸危险的注惰临界速度,并进行了实验证验。研究表明,封闭火区过程中,烟流会形成层流和紊流气体层。紊流气体层火源温度很高,含不完全燃烧产物,在封闭火区后,部分烟流逆流形成混合可燃气体层。当惰气注入速度不能使混合可燃气体层消失时,注惰侧的可燃气体会进入火源区域,进而存在爆炸危险。注惰射流含射流核心区、射流扩展区和湍流流动区。射流扩展区受卷吸作用影响,射流速度下降。湍流流动区射流扩展作用消失。以逆流可燃气体层重力流与惰气射流相互作用为基础,得出了临界注惰速度,其为可燃气体层与惰气密度差、巷道形状、注惰管口尺寸和注惰流量的综合函数。     

通风换气对煤矿井下电缆巷火灾影响分析

为研究不同通风换气次数对煤矿井下电缆巷火灾的影响,基于FDS火灾模拟软件建立了某电缆巷全尺寸模型进行火灾模拟。模拟共设置四种通风换气次数工况,通过数值方法求解热驱动的低流速N-S方程得到了各工况下的电缆巷火灾烟气分布云图、空气浓度分布云图及火源点顶棚温度变化,确定了逆风侧最远通风距离与通风换气次数的关系式,并计算得到火源逆风侧最小烟气扩散距离为50.8 m。模拟结果表明,在通风逆风侧,风速小于1.70 m/s时,烟气达到最远扩散距离的时间随风速增大而增大,风速大于1.70 m/s时,烟气达到最远扩散距离的时间随风速增大而减小;逆风侧由于上部区域烟气含量更高,并受气流阻挡作用仍在不断堆积,而下部烟气含量较小,随风流向顺风侧蔓延,扩散作用明显,从而形成逆风侧同截面上下部空气含量差距较大、顺风侧空气含量分布较为均匀的情况;通风换气次数对于火源顶棚达到稳定温度所需时间无明显影响,但对其温度大小有一定影响,火源顶棚稳定温度与通风换气次数大小呈现反比趋势。研究结果可为工矿区电缆巷的火灾防治提供参考。     

平巷烟流滚退火烟羽流模型及其特征参数研究

为研究矿井火灾时期发生烟流滚退时火源区域烟流流动规律,分析了矿井水平巷道火烟浮羽流及顶板射流的成因和特点,并运用环境流体力学及传热学的相关理论,分析了水平巷道火灾烟流滚退规律,结合积分法建立了火烟浮羽流和顶板射流的数学物理模型。通过对滚退烟流与巷壁之间的热交换过程的分析,推导出滚退发生时烟流逆行距离的函数表达式,联合火烟浮羽流和顶板射流数学物理模型,得出求解烟流滚退逆行距离的数学方程式。     

矿井火灾巷道烟气流动场模型

矿井火灾时期, 火源巷道内高温烟流运动为三维非定常的流动及传热传质过程。从化学流体力学基本方程组出发, 在一定简化与假设条件下, 建立了进行火源巷道烟气流动计算机模拟研究的场模型, 给出了模型求解的初始及边界条件, 简要介绍了模型的求解方法, 并结合工程实例, 得出结论。     

巷道烟流蔓延动态模拟技术的开发

 论文将地理信息系统（GIS）引入到矿井火灾烟流可视化动态模拟中。利用专业GIS控件MapObjects,结合Visual Basic编程语言,制定出优越的图形用户界面。将在ArcGIS系统下矢量化的矿井通风系统图形信息及其矿井火灾烟流动态模拟结果,通过数据库组织与管理予以结合,并在该图形用户界面上表达出来,为矿井灾变条件下的决策提供了更为方便、直观的依据。     

矿井火灾应急救援系统的数值模拟及应用研究

为了应对矿井主进风巷道火灾造成的灾难,研究进风巷胶带及电器电缆火灾发生后烟流在通风系统中的扩散运动,建立矿井火灾应急救援系统,通过预设多组可远程监控的风门,在两主进风巷联络巷之间设立常开风门,进回风巷联络巷之间设立闭锁风门;灾变时通过远程控制常开风门关闭,闭锁风门打开,阻止烟流进入采区人员集中的地点而将其导入回风巷.建立数学物理模型,利用火灾动态模拟软件FDS进行数值模拟,对比启动应急救援系统前后的火灾烟流运动路径变化;模拟点火源与线火源条件下,火灾蔓延、烟流运动及温度分布规律,以指导地面对井下烟流的监测与控制,证明应急救援系统的实用性和可行性。