大断面巷道风量精准测量数值模拟研究北大核心

目前大断面巷道风量精准测量已然成为困扰矿井通风系统管理人员的一道难题;为了解决这一问题,首先借助COMSOL Multiphysics软件的湍流模拟功能,以煤矿常见的矩形巷道和半圆拱形巷道为例,分别模拟了巷道入口风速为0.25、2、6、12 m/s时,巷道断面中各点瞬时风速的分布情况;发现巷道断面中瞬时风速等于平均风速的位置只与巷道断面的几何特征有关,不会随巷道入口风速的变化而发生改变,验证了"关键环"的存在;然后计算了巷道断面中距离底板1.8 m处的二维截线上各点的瞬时风速,通过后处理功能精准确定了巷道断面中瞬时风速等于平均风速的位置;这样就为精准确定大断面巷道的风量提供了依据;最后为了方便技术人员使用,将计算模型封装成能够独立运行的APP,只需要输入巷道的几何特征参数和入口风速,就可以确定断面中平均风速等值线的位置。     

基于混合长度理论的巷道风速场规律研究

为研究巷道断面风流风速分布规律,准确测定风速大小,根据普朗特混合长度理论建立的粘性应力 与速度梯度关系与湍流运动基本方程式相结合,运用量纲分析法,分析平均风速与巷道断面任一点风速的关系,并 在实验巷道和井下进行现场实测,得出巷道风流风速分布规律。结果表明,巷道断面任一点风速与平均风速比和 实测点位置存在一种线性关系。针对煤矿井下巷道断面风速分布进行研究可以为准确计算巷道风量及平均风速 提供参考,并为风速传感器布置提出指导意见。     

提高巷道风量测定精度的最大风速法

采用测定巷道中心最大风速的方法获得巷道平均风量,首先推导出巷道最大风速与巷道平均风量的相关关系,给出了风速分布系数的测定与计算方法、适用范围。使用该方法测风可提高测风的速度与精度,减少测风误差,还可将风速传感器获得的风速直接转化成风量,实现对矿井风量的监测监控。     

矿山通风巷道风门后的风速分布特性研究

为了提高矿山通风巷道障碍物后风速测量精准性,依据障碍物对风流分布的理论分析,以某矿山含卷帘式风门巷道段为例,采用计算流体力学方法研究了进口风速、风门开合程度和粗糙度对风速分布特性的影响。结果表明,风门后流场存在空腔区及尾流区,与理论分析一致; 井巷通风安全规程内风速(1～6 m/s)改变对风速分布无明显影响; 风门开合程度减小,空腔区风速波及范围增大; 增加粗糙度使巷道内风速减小,风速分布沿巷道方向出现分层; 传感器距风门距离大于9H(H为障碍物高度)时,可摆脱空腔区影响,距离大于35H时,测量风速可达到进口风速的90%; 传感器距粗糙顶壁的距离大于2R(R为粗糙度)时,测量风速可达标准值约90%。     

矿用风速仪表自动检测系统的研制及应用

文章系统地介绍了矿用风速仪表自动检测控制系统的组成，功能及其应用。该系统除叶片式风速义表，皮托管等被检测件需人工安装外，风速调节，风速稳定，风速检测，实际风速计算，打印原始记录，绘制检定曲线，打印检定证书或结果通知书等全部实现了自动化。     

煤尘表面摩擦风速的计算方法

露天煤场风蚀扬尘量的估算需要确定煤尘表面的摩擦风速.采用数值计算方法,通过对风蚀作用下煤垛流场的计算,得出煤垛各细小表面处的摩擦风速. 当风速为3,3 m/s时,计算得出最大摩擦风速为0,168 m/s,最小为0,063 m/s,平均0,110 m/s.当外界风速增至10,0 m/s时,煤垛各表面摩擦风速随之增大,各表面平均风速为0,294 m/s.计算结果与文献风洞实验值吻合很好,表明其计算的可信性.根据EPA排放模式,以年均风速3,3 m/s,每3 d扰动1次的11 万m2的煤场为例,计算统计结果：煤垛表面起尘率为14,5％,风蚀扬尘量为671,4 t/a,这与实际煤场每年的煤尘风蚀损失量约700 t较为接近.     

基于CFD的定点风速测定法的分析

为了准确测量巷道风速,针对井巷平均风速定点测风法,通过CFD计算流体力学的相关知识,对梯形、半圆拱形和方形3种巷道内部的风速分布进行了数值模拟分析,验证了平均风速定点测风法的可行性。     

烟雾管的制做

一般的风速表无法测定矿井巷道低于0.2m/s的风速(现使用的低速风表起动风速需大于0.2m/s)。为了准确的测定出巷道中的微弱风速,可采用烟雾测定方法.首先确定一段距离,然后压挤出烟雾管中的无水四氯化锡,与空气接触时产生烟雾,测出烟雾在这段距离所需的时间,就可以计算出微弱的风速,下面简单介绍一下制做方法。     

矿井巷道断面风速分布规律研究

本文针对王庄矿630轨道巷和进风分巷的矩形、梯形、三心拱巷道进行了风量参数实测,基于实测参数利用Fluent对巷道断面风速进行数值模拟研究。结果表明:巷道风速由边壁向中心增大,平均风速分布曲线与巷道断面形状一致呈环状分布且与通风风速大小无关,该结果为风速监测器位置的确定和风量准确监测提供了理论指导和依据。     

小风速巷道风流中瓦斯含量计算方法的探讨

从小风速巷道风流状态分析入手,以煤矿现场常见到的小风速巷道为例,结合国内煤矿行业使用较多的GFW15和GFY15型矿用风速传感器,量化分析了了当前风速传感器在测量小风速值所带来的误差和对瓦斯涌出量计算所带来的误差,指出小风速巷道直接使用风速传感器测量值计算瓦斯涌出量结果准确度不够的特点。结合现场实测数据序列变化特点和瓦斯涌出量等数据分析精度的需求,提出了采用分段函数的方法来区别对待不同测量区间传感器本身所带来的误差,建立了相应的分段函数,并结合现场数据对该方法进行了验证,得出通过该分段函数确定的风速值计算瓦斯涌出量的方法更为准确的结论。     

水平巷道火灾时烟气逆流临界风速的研究

根据热浮力中性成层中轴对称热对流理论,得出了水平巷道火灾条件下逆流形成时的临界风速计算公式,并对其进行了实验验证.实验结果表明,该公式计算的临界风速符合实际情况,可以用于确定水平巷道火灾时的临界风速值.     

假设检验在矿井风速检测中的应用

在实际的矿井通风过程中,由于巷道阻力的变化或通风设施的改变,矿井工作面的风速会出现一定的波动,这一定程度上影响了采煤工作人员的工作效率和人身安全。将统计学中的假设检验运用到矿井风速检测的工作中,通过对工作面风速数据的整理和计算,判断工作面风速的稳定性,为煤矿安全管理提供量的指标。运用假设检验方法,不仅可以检验管理人员的判断是否准确,还能度量做出错误结论的风险,有利于提高矿井安全性和可靠性。     

煤炭堆场起尘影响因素研究

通过一系列试验研究,监测分析了风速、含水率、煤堆高度、装卸方式等因素对露天煤炭堆场起尘的影响,结果表明当风速为2～3m/s,煤堆表面的含水率在6%～8%,煤堆高度在14m以下时,同时控制装卸作业落差,并对重点部位进行喷水抑尘,可有效控制煤炭颗粒起尘。     

基于数值模拟的综采工作面通风除尘风速优化

为解决煤矿综采工作面粉尘质量浓度较高的问题,以邢东矿2225综采工作面为研究对象,在建立综采工作面数学模型的基础上,利用FLUENT软件进行数值模拟,以分析风速对综采工作面粉尘运移规律的影响。研究结果表明:在一定风速范围内,随着风速的增大,综采工作面的平均粉尘质量浓度会逐渐减小,但是风速过大也会对工作的环境和条件造成负面影响,因此应确定进风口风速2m/s为最优风速,在不影响工作环境的条件下使粉尘质量浓度达到最小。     

一种矿用超声波风速传感器的设计

介绍了时差法测量矿井风速的基本原理,提出了使用一对超声波换能器完成矿井风速测量的方法,设计了基于该方法的矿用超声波风速传感器;基于DSP处理器,设计了相关的外围电路接口,采用环氧树脂浇封部分电路的方法进行本质安全处理。通过试验表明,风速测量范围达到0.2~40 m/s,在0~25 m/s的风速范围内,测量误差均控制在±0.25 m/s之内。     

用速度场系数简化风速测量方法

通过理论研究,阐述了应用速度场系数简化风速测量方法的理论依据和方法,并在实际中成功应用,降低了测量巷道风速的工作强度,尤其是解决了大角度巷道、胶带运输道等巷道测量风速难的问题,为矿井通风管理提供了一种技术科学、应用简便的风速测量方法。     

复杂流场下平均风速变化规律研究

矿井风速是支持矿井生产的重要指标之一。基于模拟矿井通风模型以及Fluent数值模拟技术,构建了拐弯巷道下的模拟矿井通风实验室以及三维物理模型,模拟在风流拐弯流场下距离对流场的影响,并用巷道直径作为划分影响流场的判断标准,通过试验与数值模拟得到风速传感器在距离拐弯后10倍巷道直径处,得到的测量值近似于平均风速值,此处平均风速受巷道拐弯的影响较小;在拐弯后2～8倍巷道直径范围内,半圆形巷道存在一部分区域风速值接近平均风速,区域位置在距底板长度的1/4处,沿着巷道中线往巷道外侧偏移,偏移范围为底板长度的1/4;矩形巷道同样存在近似平均风速范围,只是移动范围较小,偏移范围为底板长度的1/5。     

在线监测系统在热电厂锅炉上的应用

在线监测系统根据风速测量原理，采用微处理技术，实时显示风速、风温、动压值、粉仓温度及煤粉浓度等参数，保证了锅炉燃烧调整需要，同时收到了良好的经济效果。     

普采工作面长度及动态压差对采空区自燃氧化带影响研究

为了研究工作面长度及动态压差与采空区自燃氧化带分布的关系,在GAMBIT上,建立了工作面长度分别为60 m和90 m的采空区物理模型;利用FLUENT软件,计算了6个不同工作面压差下的采空区渗流流动,得到12个工况下的渗流流场。结果表明:沿工作面长度方向,自燃氧化带上限风速、下限风速和中值风速的等值线,呈现为"鱼背"型曲线;随着工作面压差增大,自燃氧化带上限风速的"鱼背"型曲线向采空区深部移动,且该带范围略微变宽;随着工作面长度增加,自燃氧化带上限风速"鱼背"型曲线向采空区深部移动,且该带范围显著变宽。研究结果对防治采空区煤炭自燃有指导作用。     

对用皮托管法测算平均风速误差的试验考察

通过在“新型多功能矿井通风实验装置”进行的 3种风速 (高、中、低 )条件下的模拟试验 ,对用皮托管测风法所测的同一组数据 ,采用 2种求算风道平均风速的方法进行了计算 ,结果表明 ,两种算法的相对误差不大于 1 0 % ,且风速愈高 ,相对误差愈小。