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。     

浸没喷吹高温烟气流动过程的数值模拟

熔池内部是一个复杂的高温环境,内部的高温烟气流动过程对熔炼效果有重要影响.针对熔池内高温烟气流动过程,采用数值模拟方法分析了高温烟气喷出时产生的气泡在生长、上升过程中的速度变化和在熔池内的温度变化,以及不同速度下连续喷吹时熔池内部的气液两相混合状态等.结果表明,高温烟气喷吹产生的气泡在喷枪管口生长变大,初始形状为半圆形...     

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。     

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。     

深部软岩巷道矿压控制数值模拟研究

针对白皎煤矿深部软岩巷道掘进和回采期间出现的巷道变形破坏情况,采用数值模拟方法对白皎煤矿实验区锚网梁喷联合支护和锚网梁喷加锚索两种支护方式支护效果进行了对比分析.模拟结果显示锚网梁喷加锚索支护效果较锚网梁索喷联合支护效果优越.     

基于MATLAB的采空区自燃发火的数值模拟分析

运用MATLAB分析了11502工作面采空区内风流速度、氧气浓度和温度分布对采空区自燃发火的影响程度。得出采空区自燃发火主要影响因素取决于煤自身的氧化放热性能、供氧条件及蓄热环境。     

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。     

林南仓矿软岩巷道变形控制技术及数值模拟研究

通过对林南仓矿-650m水平轨道石门变形破坏机理的研究,总结了巷道变形的主要原因。设计出了壁后充填的巷道支护方式,通过FLAC3D模拟计算,该支护方式能很好地控制帮顶破碎区,将巷道围岩的应力场和位移场趋于均匀化,控制了围岩的破碎大变形。工程实践证明了模拟计算的准确性,该支护形式很好地解决了软岩巷道的变形问题,保证了矿井的安全生产。     

薛村矿高应力软岩巷道支护数值模拟研究

采用FLAC3D对3种支护方案进行数值模拟计算,确定了锚杆、锚索、注浆加固和反底拱的综合支护方案.从现场巷道位移观测结果看,数值模拟与矿压观测结果基本吻合.     

软岩巷道支护优化及数值模拟研究

为解决新疆沙吉海煤矿的工程问题,决定采用FLAC~(3D)有限差分法三维数值模拟方法,对该软岩巷道在不同支护条件下的围岩变形状况进行分析,确定较为合理的支护方案。根据数值模拟的所得结果,决定将原有支护锚杆长度缩短0.2 m,其不仅提高了支护效率、节约了成本,更为下一步的工程实际应用提供了较为可靠的参考依据。     

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。     

基于Fluent的火灾时期掘进巷道烟流变化的数值模拟

采用Fluent软件对掘进巷道火灾时期进行三维数值模拟计算,并对烟流场、温度场进行分析,得出烟流变化规律及烟流在火源一定条件下发生倒流的速度范围和μ范围,为防治掘进巷道火灾提供理论支持。     

金属矿山斜坡道火灾烟气流动特性的数值模拟

针对金属矿山巷道布置特点及灾变后风流组分特性,采用k-ε双方程模型建立了多组元风流流动的数学模型,利用混合差分格式和基于同位网格的SIMPLE算法对斜坡道灾变后多组元风流流动进行了数值模拟。模拟结果表明,在模拟的巷道长度范围内污染物的体积分数均远大于国家标准,严重影响矿井的安全生产;其中联络巷下风侧斜坡道灾变的影响范围大于上风侧灾变,中段联络巷火灾对工作面的影响最为严重,高浓度污染物蔓延至整个工作面,是火灾防治的重点防范区域;灾变受风流的影响较大,灾变时期的风流控制是金属矿山火灾治理的重要方向。     

对旋式通风机基于定常流动的全流场数值模拟

针对矿用对旋式轴流风机,选用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法,在求解区域采用非结构化网格,通过求解三维N-S方程对其全流场三维湍流进行了定常的数值模拟,揭示了对旋风机内部流场的基本特性,数值模拟的结果对提高旋风机的整体性能和运行安全性具有重要的工程应有价值。     

圆柱旋流器液固两相流场的数值模拟

采用混合模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

低瓦斯矿井自燃“三带”划分及模拟

通过划分采空区自燃"三带",可以确定出工作面对自燃防治有利的最低月推进度。目前采空区自燃"三带"的划分还没有形成统一的标准。根据棋盘井煤矿0912工作面实际情况,沿采空区布置了4个测点,测定出采空区气体各组分变化规律,确定了低瓦斯矿井工作面采空区自燃"三带"的划分新方法。并利用Fluent软件,对采空区自燃"三带"进行了数值模拟。结果表明:0912工作面采空区自燃"三带"的范围为:散热带<24 m,自燃带24～113 m,窒息带>113m。为了保证在最短的自然发火期内,能将采空区内遗煤甩到自燃"三带"的窒息带以内,工作面最低月推进度应≥68 m。     

采空区自然发火多场耦合数值模拟研究

采空区遗煤自然发火严重制约着煤矿的安全生产,其受到渗流场、扩散场、化学反应场以及多孔介质传热场共同作用影响,基于这一特点,本文采用有限元数值模拟手段对采空区内部自然发火多场耦合作用进行细致研究,并通过模拟结果与现场实测数据比对验证了模拟的可行性以及模拟结果的可靠性。研究结果表明:依靠传统的三带划分方式并不能很好的确定采空区可能自然发火位置,此外,工作面漏风入口后部煤体温度变化明显,在实际工作中该区域范围应作为重点监控对象。