矿井巷道火灾蔓延规律的数值模拟研究

为研究巷道火灾的蔓延规律,以实际巷道为基础,建立了尺寸为100 m×4 m×3 m的FDS模型,模拟火灾发生时巷道内烟气的运移规律、能见度及温度场的分布情况。结果表明:风速没有达到阻止烟气逆流的临界风速,在火灾发生后烟气很快向上风向逆流;烟气所到之处温度和能见度均远超人员存活的最低要求。     

巷道分岔角度对火灾烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究巷道分岔对烟气蔓延至回风大巷温度、压强以及风速的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件,模拟了回风斜巷和回风大巷交汇形式以及巷道分岔角对烟气蔓延的影响。结果表明:当v_g(工作面风速)h(回风巷风速)时,随着回风斜巷分岔角度的增加,回风巷道的压强呈现出"U"形;当v_g=v_h时,回风斜巷分岔角对回风大巷风速的影响与v_gh结果相反,分岔角为30°时风速波动影响最小,分岔角为60°风速波动影响最大;回风大巷内温度波动值随着回风斜巷分岔角的增加而减弱。     

巷道风速对火灾烟气扩散距离的影响数值分析

为分析火灾过程中巷道风速对工作面巷道中烟气扩散速度与距离的影响,对工作面巷道火灾烟气扩散过程进行了分析,采用FLUENT对不同风速条件下工作面巷道中CO烟气扩散过程与规律进行了数值模拟与分析,结果表明:在回风侧巷道中CO扩散距离与巷道风速呈正相关,在进风侧巷道与风速呈负相关,同时,CO在进风巷道扩散过程中出现停滞状态,随风速增加,扩散停滞时间与距离逐渐减小。     

巷道截面突变对烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究矿井巷道截面突变对烟气蔓延过程中烟气蔓延至进风口、出风口的时间以及温度的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件建立不同巷道倾角、巷道突变段长度以及不同巷道突变位置的数值模型,并在不同空间位置设置能见度、温度、烟气蔓延测点。模拟结果表明:随着巷道倾角增加巷道突变对烟气蔓延的抑制作用降低;火源强度越高,巷道突变对烟气蔓延至进风口时间的抑制率提高;而对烟气蔓延至出风口时间的抑制率降低。巷道截面突变段长为10 m且距离火源50 m时,巷道截面突变对烟气蔓延的影响最大。     

矿井带式输送机火灾蔓延规律数值模拟研究

为了掌握运输巷火灾蔓延及烟气运移的规律,基于12 m×0.7 m×0.9 m的矿井巷道火灾模拟实验台,建立了尺寸为11 m×0.5 m×0.4 m的FDS相似模型;设定火源功率:Q=2.51 kW,风速范围:0~0.8 m/s,利用FDS相似模型分别模拟火灾演变过程巷道内的温度场分布情况、烟气运移情况及带式输送机火灾蔓延情况。结果表明:纵向通风是改变巷道火灾温度场分布与烟气扩散的主因,火灾平均蔓延速率与风速成正比,风速对带式输送机火灾的温度场、烟气扩散及火灾蔓延速率影响显著。     

火灾巷道烟气流动的数值分析

建立了一种描述矿井火灾时期火源巷道内烟气流动及传热传质过程的场模型，用ＳＩＭＰＬＥ算法进行模型求解，编制了计算机程序。用模型计算的结果与煤炭科学研究总院抚顺分院火灾实验结果进行比较，验证了模拟计算的正确性。用该模型研究了火灾巷道内火源强度、巷道坡度及风速条件对火灾烟气流动的影响。     

巷道火灾数值模拟研究

为研究水平巷道、水平-上行组合巷道、下行-水平-上行组合巷道(编号分别为1~#、2~#、3~#)在不同的通风条件下,巷道火灾发生时烟气温度、烟气流动的变化规律,采用FDS软件分析了3种巷道的温度与烟气变化规律。研究表明:(1)在通风速率为0时,顶部温度1~#巷道2~#巷道3~#巷道;通风速率为1 m/s时,顶部温度3~#巷道1~#巷道2#巷道;(2)在通风速率为0时,在1#巷道烟气流动均匀向上下游蔓延;2~#巷道在烟气蔓延至下游开口后,烟气流速不断增大,最终完全抑制烟气回流;3#巷道在烟气蔓延至上游开口后,烟气流速不断增大,最终完全抑制烟气向下游蔓延。     

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.     

不同截面形状矿井巷道火灾数值模拟研究

为揭示不同截面形状巷道火灾时期温度等参数的变化规律,利用FDS软件就常见的矩形、梯形、拱形、圆形4种典型截面巷道建立模型,并在不同位置设置测点对火灾情况下烟气蔓延、能见度、压力、火灾温度及有毒有害气体浓度等的分布规律进行研究,模拟结果表明:不同截面形状巷道火灾时各参数变化有较大差异,其中矩形巷道能见度较低,压力较大,有毒有害气体浓度也较高。该研究对于合理评价不同矿井巷道火灾危险性、科学分析截面形状对巷道火灾的影响具有重要的理论与现实指导意义。     

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。     

基于FDS的矿井巷道火灾烟气致灾的数值模拟

巷道火灾时期,烟气流动受各种因素影响复杂多变,为研究火灾期间烟气扩散规律及致灾特性,基于FDS对"L"型巷道进行数值模拟,同时参考《煤矿安全规程》规定风速,重点模拟1.92 MW和2.7 MW火源功率下,0.25～2.1 m/s风速内巷道火灾烟气蔓延和温度分布变化情况。结果表明:火源功率和风速对烟气扩散影响较大,下风侧排烟速度与火源热释放速率值和风速正相关。由于存在临界风速,热释放速率与上风侧烟流滚退存在差异性关系。风速过低时,上风侧烟气扩散速度取决于大火源功率;当风速提高到临界风速,火源功率对烟气逆流速度与距离影响减小甚至消失。巷道温度受火源功率和风速影响变化一致,温度自巷道火区向两侧递减,但大火源功率巷道温度整体高于低火源功率。     

全矿反风风速对硐室火灾烟气影响的数值模拟

为探究全矿反风风速对硐室火灾烟气蔓延的影响,利用FDS火灾数值模拟软件构建矿井巷道三维模型,模拟全矿反风风速为1.0、1.5、2.0、2.5 m/s条件下的火灾场景,分析不同反风风速下硐室左右两侧烟气浓度和巷道内能见度的变化情况.研究结果表明:当全矿反风风速为1.0 m/s时,巷道进风侧风流紊乱,烟气出现明显回流现象;...     

基于Pyrosim的风速对矿井火灾蔓延规律影响研究

为探究风速对矿井火灾蔓延规律的影响,提升矿井火灾的人员逃生率,采用Pyrosim火灾仿真模拟软件,仿照矿井巷道构建模型,按照矿井火灾的特点设置火源及反应类型,分别在风速为0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4m/s和5 m/s 6种工况下进行数值模拟。模拟结束后,对数值模拟的温度及烟雾浓度数据进行处理分析,并采用Tecplot数值模拟可视化分析软件对切片进行分析。得到3 m/s风速下各监测点稳定温度随监测点距火源距离的增大先快速降低后缓慢升高至稳定,温度的下降速度较其他工况快,且稳定温度在人的承受极限内;各工况下监测点稳定温度随距离的曲线拟合呈幂函数分布,且系数与风速呈二次函数关系;3 m/s风速下稳定烟雾浓度相比于其他工况的稳定烟雾浓度低。得出:3 m/s左右的风速最利于矿井火灾人员逃生,且最经济;矿井外因火灾稳定温度与火源距离和风速间的函数公式。     

不同因素下煤矿巷道断面风速分布规律研究

巷道通风的智能化控制是实现矿井高效生产的重要保证,为了实现智能通风,其关键技术之一是巷道风速的快速有效获取.基于计算流体力学(CFD)基本原理,通过对巷道在不同条件下的断面位置、入口风速、巷道高宽比、粗糙度进行模拟,定量分析确定了不同条件下的巷道风速分布规律,研究发现:断面位置、入口风速、巷道高宽比、粗糙度对巷道的风速分布等值线轮廓没有影响;巷道风速在未充分发展之前,断面位置距巷道入口越近,平均风速的位置距离巷道顶端越远;风流充分发展后,入口风速不影响巷道平均风速位置;巷道高宽比与平均风速可通过定性函数表示;粗糙度越大,平均风速的位置距离巷道顶端越远.研究成果有助于巷道平均风速定点测量,为井下巷道利用风速传感器实时监测巷道风量提供了有力保障.     

矿井火灾烟气蔓延特性的多维混合模拟研究

采用多维混合模拟技术对巷道火灾进行模拟,具有耗时短、精度高等优点。矿井火灾的多维混合模拟结果表明,一维模拟会高估火灾时巷道的温度,而多维混合模拟与一维模拟相比对风流参数的变化更加敏感,能够对火场风速、温度等参数的变化进行快速响应,因而模拟结果更加准确。     

地下工程火灾烟气蔓延及控制

本文根据地下工程火灾烟气特点，分析总结烟气发生机理和烟气蔓延的动力模型，并给出各种烟气控制方法，为地下工程选用合适的火灾烟气控制系统建立理论基础。     

矿井巷道火灾烟气流动影响因素模拟分析

矿井火灾具有连锁复杂性,井下巷道一旦发生火灾,产生的高温有毒有害烟气严重污染井下作业环境,威胁矿工生命安全。结合矿山实际,建立了巷道火灾烟气流动物理模型,运用FLUENT模拟分析了不同巷内风流流速以及火灾规模对巷道火灾烟气流动的影响。结果表明:巷内有毒烟气排出速率随巷内风速增大而增大,减小火灾规模利于降低有害烟气浓度及其温度。     

人员对巷道风速测量影响的数值模拟分析

为探究造成矿井风速测量读数振荡的原因,更准确地选择测量位置与测量方法,利用数值模拟的手段,根据现场实际,选取了测风点之前有行人干扰的5个情况,对在其影响下的风流速度场进行数值模拟。揭示了不同干扰情况下的巷道风流速度分布特征,分析了人的阻碍对风速测量的影响范围。其中,当单人站在巷道侧时,身后迎风向左侧的振荡区域充分发展,在其后20 m处测点的风速差依然有0.76 m/s;情况5为3个人在其身后形成的振荡区域互相影响抵消,在其后20 m处的速度差只有0.04 m/s。结果表明：由于人的存在,在人后方会形成风流的速度振荡区域,其正后方速度减小,两侧速度增大,若振荡充分发展则其衰减较慢。模拟结果对井下风速测量有一定的实际应用与参考价值。