采空区瓦斯渗流规律的CFD模拟

对瓦斯在煤层中流动、在邻近煤层和围岩中流动规律进行分析;总结出采空区瓦斯分布规律。引入地质变化连续函数,更加准确地建立了采空区瓦斯渗流模型,利用CFD软件进行模拟解算,研究了采空区瓦斯渗流场变化规律,并通过对比确定了一种计算模型。研究表明：采用CFD模型研究采空区瓦斯渗流规律是可行的方法之一。     

谢桥矿采空区瓦斯流动规律的研究

介绍了CFD模拟方法的基本思路,利用建立的CFD模型对谢桥矿1242(1),13118工作面采空区瓦斯流动规律进行模拟,模拟的结果与现场实测结果相吻合,说明采用CFD模型模拟采空区瓦斯流动规律是可行的,所建立的CFD模型是正确的。     

示踪气体的CFD模拟分析采空区瓦斯流动规律

 为了加强采空区瓦斯的治理,需要对工作面后方采空区瓦斯流动和分布规律进行研究,本文介绍了利用CFD采空区气体流场模拟软件模拟分析瓦斯在采空区中的流动规律,通过示踪气体的CFD模拟分析掌握了13118工作面采空区瓦斯瓦斯流动规律,为工作面建立合理的通风方式以及进行采空区瓦斯抽采提供了指导依据。     

留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律影响的数值模拟研究

为了描述留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律的影响,运用UDEC离散元模拟分析了采空区碎胀系数分布特征,并以CFD理论建立数值模型,采用Fluent数值模拟软件对留巷段存在漏风情况下的采空区瓦斯运移规律进行了模拟分析,并对比分析了漏风对氧化自燃带分布范围的影响。研究表明:留巷段漏风的存在加大了工作面漏风强度,加快了采空区瓦斯向深部及倾斜方向运移速度,扩大了采空区氧化自燃带宽度,增加了采空区遗煤自燃可能性。     

Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究

针对Y型综放面通风特点,组建Y型采空区综放面通风模拟流体计算模型。经过模拟数值研究Y型采空区综放面流场与瓦斯流动规律,并将U型系统通风与Y型系统通风进行比较分析,从而获得采空区瓦斯流动与流场运动的特点,并将研究结果运用在高瓦斯工作面Y型系统通风中,通过实际工作面具体情况设计建立CFD模型,最终获得Y型采空区系统通风瓦斯流动和分布情况,其模拟数据的结果和现场数据吻合,从而为系统通风与治理瓦斯工作提供优化依据。     

CFO模拟技术在采空区“三带”分布中的应用

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍并阐述FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤.应用CFD技术对5521-17工作面采空区氧气浓度分布进行模拟,模拟数据与现场基本吻合.根据模拟结果划分“三带”范围,确定了采空区中易自燃区域.结果表明,CFD模拟技术是研究采空区“三带”分布规律的可行手段之一,可为实施采空区煤炭自燃防治技术提供依据.     

沙曲矿采空区瓦斯抽采相似模拟实验研究

为了有效治理沙曲矿综采工作面采空区瓦斯隐患,依据流动相似理论和几何相似规律,在实验室建立了比例为1:50的相似模拟通风系统及采空区模型.模型通过采用"U+L"型通风系统,得到了瓦斯在采空区内的分布特征,确定了综采工作面采空区瓦斯移动规律,该实验结果被应用于确定沙曲矿采空区瓦斯高位钻孔的位置.应用结果表明,根据模拟的结果布置的钻孔瓦斯抽采量稳定,效果显著.     

一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD技术的应用

在示踪气体试验的基础上,建立了模拟综采工作面采空区空气、瓦斯流动的数学物理模型,基于VC++6.0环境下对Fluent进行二次开发,分别对工作面正常生产、回风巷侧联巷密闭不严、尾巷密闭不严和高瓦斯涌出等4种情况下采空区氧气及瓦斯的分布进行了预测研究.结果表明:采用CFD模型模拟得到的采空区气体分布规律与现场长期监测结果相吻合;回风巷侧联巷及尾巷密闭不严将极大增加采空区氧气浓度;高瓦斯涌出可以加速采空区的自我惰化,有利于防治采空区自燃.     

基于FLUENT对采空区氧气浓度场的数值模拟

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍采空区氧气浓度场数值模拟的理论基础,阐述应用FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤,给出了模型中主要参数的确定方法.最终应用数值模型对东滩煤矿143下09工作面采空区的氧气浓度场分布规律进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,结果表明,基于FLUENT的数值模拟技术是研究采空区氧气浓度场的分布规律的可靠手段之一.     

综放面采空区瓦斯抽放条件下氧浓度场的CFD模拟

为研究采空区瓦斯抽放条件下自然发火的规律,建立了瓦斯抽放条件下综放面采空区自然发火的CFD模型,采用计算流体动力学技术模拟了该条件下高瓦斯综放工作面采空区氧气浓度的分布,并采用现场实测数据对模型进行了校准和验证,利用模拟结果分析了采空区瓦斯抽放条件下,浮煤自然发火的规律,分析了采空区瓦斯抽放和防灭火之间的关系,提出了瓦斯抽放条件下的防灭火工作技术思路与关键技术。     

基于FEMLAB的采空区煤层自然发火影响因素数值模拟

为了解决采空区煤层气抽采效率低、采空区漏风、煤层自然发火等问题,建立了采空区流场和温度场耦合数学模型,利用FEMLAB软件对采空区气体流场分布进行了数值模拟,分析了有无抽采对采空区煤层气改变氧化升温带的主要影响因素,以此研究合理的抽采位置、抽采方法、抽采量及工作面推进速度。研究发现,在推进度v=2.0 m/d下,采空区经历了缓慢氧化、加剧氧化和激烈氧化3个过程,70 d后发生采空区自燃;在推进度v=2.6 m/d下,采空区在100 d后发生采空区自燃;采空区自燃危险区域应在35~280 m,自燃氧化带宽度约为245 m。     

基于CFD的流动调整器优化设计

针对瓦斯抽采监控系统中气体流量计上游管道内气体流速分布不均匀问题,提出一种多组去心叶片交错分布流动调整器优化结构。以叶片组数和相邻两叶片组的交错角度为优化参数,建立4种调整器结构优化模型。利用CFD数值模拟技术分析不同雷诺数时各调整器下游的流场特性,对比调整器下游6个位置处流体的径向速度与充分发育流体的相差程度。结果表明,4组叶片交错布置11.25°时调整器整流效果相对较好,可将调整器下游所需直管长度缩短50%,为瓦斯流量测量减小空间成本、提高测量准确性提供理论参考。     

CFD modelling of longwall goaf gas flow to improve gas capture and prevent goaf self-heating

CFD models have been developed to investigate the longwall goaf gas flow patterns under different mining and geological control conditions. The longwall goaf was treated as porous regions and gas flow was modelled as a momentum sink added to the momentum equation. Gas desorption from the caved goaf and destressed coal seams within the mining disturbed area was modelled as additional mass sources in the continuity equation. These CFD models were developed according to specific longwall layouts and calibrated against field monitoring data. Two case studies were presented demonstrating the application of CFD modelling of goaf gas flow characteristics for improved goaf gas capture and the reduction of oxygen ingress into the goaf areas for self-heating prevention. Results from the case studies indicate that the optimum goaf drainage strategy would be a combination of shallow (near the face) and deep holes to improve the overall drainage efficiency and gas purity. For gassy longwall faces retreating against the seam dip, it is recommended to conduct cross-measure roof hole drainage targeting the fractured zones overlying the return corner, rather than high capacity surface goaf drainage deep in the goaf.     

基于流场分析的防爆柴油机排气歧管结构优化

以某型号防爆柴油机发动机带冷却水套的排气歧管为研究对象,建立了防爆柴油机排气歧管烟气流场的CFD模型。应用SIMPLE算法模拟排气歧管内烟气的流动,得到了烟气的流动矢量图,并根据计算结果对排气歧管结构进行优化。结果表明:优化后排气歧管模型内腔容积减小,管内部分漩涡消失,其余的漩涡则大幅降低,各缸的流通能力及流量均匀性得到较大提高,从而改善了防爆柴油机的排气性能。     

Applicability of a coarse-grained CFD–DEM model on dense medium cyclone

The combined computational fluid dynamics and discrete element method (CFD–DEM) approach has been proved to be an effective tool to study the fundamentals of different particle–fluid flow systems, but suffers high computational cost problem. Recently, various treatments such as parcel–particle concept, coarse-grained model, similar particle assembly and representative particle model have been developed to reduce the computational cost of CFD–DEM approaches. These treatments are basically empirical and thus their applicability is likely system-dependent. Until now, there are still no general agreements on the formulation of those models and their accuracy and general applicability are largely unknown.In this work, a coarse-grained (CG) (CFD–DEM) model is developed to model the swirling multiphase flow in a dense medium cyclone (DMC) and the error caused by the CG concept is quantified by carrying out controlled numerical calculations to directly compare the simulated results between a standard CFD–DEM model and a CG CFD–DEM model. It demonstrates that when the flow is dilute, the results are independent on the size of the grain (also called as parcel or model particle in this work). Nonetheless, when the flow is dense, small discrepancies are observed between the two models. This work suggests that the CG CFD–DEM model is indeed a useful tool to quickly evaluate the flow and performance of large-scale DMCs and the simulation results should be useful at least qualitatively, if not quantitatively.     

除尘管道湍流场特性的三维建模与数值仿真

针对除尘设备中的弯管,基于雷诺时均方程,采用Realizable k-ε湍流模式建立了CFD三维模型,应用SIMPLEC算法对管道内湍流流场评价指标进行了数值模拟。仿真结果与实验数据比较后发现,计算的压损值更接近实验结果。该模型为除尘管道的结构改进和优化设计提供了理论依据。     

王庄煤矿6206综放面采空区瓦斯流场及浓度分布规律研究

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对6206综放面回采不同区段时采空区瓦斯流场及浓度分布进行了数值模拟,得到了"J"型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移规律。结果表明,采用"J"型通风系统可减少采空区向上隅角的集中漏风,对有效解决工作面上隅角瓦斯积聚有着重要的作用。     

矿用离心风机流场稳态耦合仿真研究

为了研究矿用离心风机在高粉尘浓度环境下的工作情况,利用计算流体力学软件FLUENT对4-72-4A型离心风机进行了气固耦合仿真研究,应用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对离心风机叶轮内部的气相流场和颗粒相运动轨迹进行了数值计算,获得了离心风机叶轮流场区域和蜗壳流场区域内的速度场和压力场,以及颗粒相的运动轨迹,对离心风机的结构优化及设计具有重要意义。     

回风隅角通风流场的数值模拟研究

基于流体动力学理论,建立了回风隅角的紊流k-ε数学模型,分析了计算边界条件;并结合采煤工作面实例,应用Fluent6.0计算流体动力学软件模拟了工作面隅角的通风流场,得出了隅角有限空间内典型截面的流动规律。模拟计算结果表明,在回风隅角处风流速度很低,靠近采空区内部甚至更低,从而使采空区涌出的瓦斯不易扩散,而造成回风隅角附近瓦斯的积聚。该模拟结果为研究隅角瓦斯运移规律及解决回风隅角瓦斯积聚问题等提供了理论基础。