综采工作面割煤作业粉尘运移扩散规律模拟

为掌握矿井采煤工作面粉尘运移扩散规律、对井下综采工作面空间防尘系统设计提供依据,以新街台格庙矿区规划的大采高工作面为研究背景,运用Solidworks和ANSYS软件建立采煤工作面几何物理模型,结合气固两相流理论对采煤机割煤作业粉尘运动情况进行数值模拟。对比分析不同入口风速、采煤机工作方式和粉尘粒径时工作面粉尘浓度分布特征。结果表明：工作面风速在沿程方向上整体呈现低-高-低的波动趋势,在采空区至煤壁方向上逐渐增高;在采煤机下风侧滚筒截煤粉尘叠加形成长度达60 m的高浓度粉尘区,浓度超2 000 mg/m³;采面入口风速是影响粉尘浓度的主要因素,采面粉尘峰值浓度与沿程浓度随风速增加而降低;采煤机工作方式改变使得粉尘浓度在水平高度上分布出现显著差异,造成粉尘重点防治区域变化;粉尘粒径越小,工作面呼吸带高度粉尘峰值浓度越高,粉尘颗粒漂浮现象越明显。研究结果有效掌握了大采高工作面粉尘运移扩散规律,为工作面防尘布置提供参考,对实现综采工作面的安全开采具有指导意义。     

风向角对高速列车驶出隧道过程中气动效应的影响

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明：隧道壁面气动压力峰值及变化幅值最大值出现在隧道内部,且出现位置到隧道出口距离与风向角有关;背风侧气动压力受风向角影响更大,气动压力变化幅值随风向角增大呈现先减小后增大再减小的趋势;出口处列车风风速随风向角增大基本呈现先增大后减小的趋势,30°风向角时列车风风速最大,但迎、背风侧列车风风速峰值出现时刻不同;随着风向角增大,流场分布不对称性增强,列车绕流特性由流线型绕流逐渐过渡到钝体绕流,流动分离点到头车鼻尖的距离呈现先增大后减小最后再增大的变化规律,隧道内流动结构愈加复杂;气动横向力、升力变化幅值随风向角增加呈现先增后减趋势,头车横向力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的2.4倍和2.6倍,升力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的1.1倍和1.5倍,故保证头车安全是控制整车运行安全的关键;侧风下高速列车驶出隧道情形下的最不利风向角为30°,此时头车发生列车事故风险...     

深凹露天矿采场内流场分布规律的试验与数值模拟

运用现场测试和数值模拟相结合的方法,对深凹露天矿采场内的流场分布规律进行研究.以首钢水厂铁矿为试验矿山,在5个现场试验点观测不同垂直高度的风向、风速.现场测试结果表明,当风速为1~2m/s时,西南和东北方向的来流风进入采场内均形成复环流结构;当风速达到47m/s及更大时,5个测点风向与来流风向相同,未观测到采场内形成复环流结构.同时基于Gambit技术建立矿体的几何模型,应用流体力学Fluent软件对该深凹露天矿在不同风速条件下的流场分布进行数值模拟.模拟结果表明,随着风速的增加,矿区内复环流中心的位置逐渐升高,范围宽度和中心厚度也逐渐增大.数值模拟结果与现场测试结果相似.     

不同参数对综放工作面尘流运动规律的影响

基于耦合的离散相模型,应用CFD软件对综放工作面内的尘流规律进行数值模拟,对比研究不同倾角、不同配风量、不同粒径粉尘参数对综放工作面粉尘浓度分布规律的影响,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析.结果表明,大倾角综放工作面内风流更趋于流向靠近煤壁的空间.倾角增加,呼吸性粉尘运动活跃.适当增大风量后,呼吸性粉尘易被风流携带,粉尘浓度降低明显,但风速过大易产生二次扬尘.     

移动式打磨作业粉尘分布规律及其影响因素

为了探究移动式打磨作业粉尘扩散分布规律及其影响因素,根据气溶胶力学和流体力学原理,在高斯扩散模型基础上建立移动式打磨作业粉尘扩散分布数学模型;利用Python语言设计基于该模型的数据可视化仿真程序,并通过该仿真程序探究粉尘源强、平均粒径、风速及稳定度这4个因素对粉尘质量浓度分布的影响。研究结果表明:在打磨作业阶段,粉尘集中分布在打磨作业点处,粉尘云的位置和质量浓度呈稳定状态;打磨作业结束后,粉尘质量浓度随时间延长而逐渐降低,粉尘云向下游漂移且向四周扩散,其影响半径增大;粉尘质量浓度随源强增强而增大,源强对粉尘质量浓度峰值的位置无影响;粉尘平均粒径越小,粉尘质量浓度越高;风速越大,粉尘质量浓度整体越低,粉尘质量浓度峰值的位置越靠近打磨作业点;当大气稳定度在A～D范围内时,大气稳定度越高,粉尘质量浓度越高,粉尘质量浓度峰值位置有向打磨作业点下风侧移动的趋势;当大气稳定度为F时,粉尘的迁移距离最远。     

露天矿爆破扬尘规律及水炮泥配比优化

为简单有效解决露天矿台阶爆破产生的粉尘污染问题,解决目前大多数露天矿台阶爆破水炮泥使用效率不够理想的现状,研究爆破扬尘机理和水炮泥-固体炮泥最佳配比.以抚顺露天矿台阶爆破为工程背景,运用气固两相流及爆炸力学理论,采用Fluent软件数值模拟与现场测试相结合的方法,实现对爆破扬尘污染的实时模拟.研究结果表明:冲击运动阶段及蘑菇云形成阶段,爆生气体急速膨胀,大量的粉尘在爆破冲击动能的作用下,冲入开放的大气空间,随后扩散阶段,粉尘在无风条件下运移速度很低.粒径60~100μm的粉尘沉降缓慢,粒径在40μm以下粉尘由于受风流扰动强烈,自然沉降困难.推导出水炮泥-固体炮泥配比公式,既满足爆破效果的要求,又达到良好的降尘效果.     

胶带输送巷道粉尘浓度分布的数值模拟及实验研究

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状,探索影响粉尘浓度分布的主要因素,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数,建立了胶带输送巷道相似模型,运用计算流体力学的Fluent软件对胶带输送巷道相似模型粉尘浓度分布进行数值模拟,并与相似实验数据对比分析,模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明,巷道平均风速及胶带运行速度是影响粉尘浓度分布的两大主要因素.巷道平均风速为0.15~0.60m·s-1时,风速越大,粉尘浓度越低.胶带运行速度为1~2.5m·s-1时,运行速度越大,粉尘浓度越高.     

高层建筑烟囱效应及风压联合作用的模拟研究

采用多区域网络模型数值模拟方法,结合风洞试验和CFD数值模拟结果,对一栋340 m超高层建筑的烟囱效应及风压联合作用问题进行了模拟分析.研究发现:1)纯烟囱效应导致的建筑内部电梯与室外压差曲线为线性分布,符合理论分布规律;随风速增大,电梯与室外压差分布逐渐受到风压主导,压差分布曲线由线性转向非线性,风速越大效应越显著.2)建筑中性面位置受风速影响较小,密闭性较差的避难层对避难层电梯以及上下层电梯的压差分布影响明显.3)不同风向对烟囱效应压差表现出不同的作用:在冬季高频风向ENE下,整体上风压抑制热压;而在风向为N时,风压增强热压;在夏季高频风向ESE下,避难层以外楼层风压抑制热压,避难层风压增强热压.4)提高幕墙密封等级及增加电梯前室门阻隔单元等措施,可有效缓解烟囱效应过大压差.     

露天矿公路扬尘机理及抑尘

分析了露天矿粉尘的危害以及在运输荷载下的扬尘机理,提出了与传统方法完全不同的粘结、润湿和保水一体的生态抑尘思想,进行了广泛的实验模拟和现场工业试验.结果表明,新型抑尘剂具有粘结、凝并、吸湿、保水、固结路面、自适应水土环境的效果,制备工艺简单,综合费用合理,性价比高,能满足露天矿公路运输和其他作业场址的防尘要求.     

基于正交试验与回归统计方法的露天矿运输扬尘影响因素分析

露天矿运输过程中,车速、路面粉尘负荷、粉尘含水率与扬尘浓度有密切的关系.通过对它们设计正交试验和多元回归统计分析,得到运输扬尘质量浓度的计量模型,该模型具有99%的显著性和拟合性.经回归系数显著性检验,自变量对因变量的影响均极为显著,其显著性大小依次为:车速、粉尘含水率和路面粉尘负荷.最后采用实测值与模型计算值的计算机拟合,对模型进行验证.结果表明,该模型具有较高的可信度.     

用空气幕阻止粉尘向采煤机司机工作区扩散的模拟实验研究

利用相似模拟实验方法 ,对综采工作面采煤机工作时粉尘在工作面中的扩散规律进行了考察 ;发现粉尘向工作面下风侧扩散时 ,其扩散角受工作面的风速影响很大 ,工作面风速越小 ,粉尘的扩散角越大 ;同时 ,在实验室制作了 4种喷口宽度不同的实验空气幕 ,利用这些空气幕 ,在给定不同的喷口风速条件下 ,对采煤机上隔尘空气幕的隔尘效率与空气幕的设计参数之间的关系进行了探讨 ,得出了空气幕的最佳喷口风速、喷口宽度 其结论对现场试验用空气幕的设计、制作具有一定参考价值 图 4,表 1 ,参 5     

高溜井卸矿气流诱导粉尘污染研究

为掌握金属矿山高溜井卸矿风流及粉尘的时空变化规律,采用相似原理推导出了高溜井卸矿气流及粉尘的相似准则数,以相似准则数为基础建立了溜井相似实验模型,并通过相似实验及数值模拟对不同卸矿流量、不同矿石粒径及不同卸矿高度下溜井内气流变化、粉尘运移规律进行研究.研究结果表明:溜井第一中段卸矿时,第一、二中段井口压差为负,第三、四中段压差为正;三、四中段有粉尘被卸矿气流带出,为溜井主要产尘点;随卸矿流量的增加,产尘点的风速及粉尘浓度呈现出先增加后减少的规律,卸矿流量为1.0 kg/s时风速及产尘量最大;卸矿流量不变时,产尘点的风速与矿石粒径呈反比,粉尘浓度与矿石粒径为幂函数关系,指数最大值为-0.63;卸矿流量及矿石粒径不变时,卸矿高度越大产尘点的风速及粉尘浓度越大.     

皮带运输巷道粉尘质量浓度分布规律的数值模拟

为了掌握皮带运输巷道粉尘质量浓度的分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统40#皮带运输平巷为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型对皮带运输巷道粉尘质量浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘质量浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合.研究表明,运用欧拉--拉格朗日法对皮带运输巷道粉尘质量浓度分布规律进行模拟是可行的.在通风除尘设计中,当巷道风速为3 m.s-1时,排尘效果最好,粉尘质量浓度整体保持在3 mg.m-3以下;皮带运输速度为2.5 m.s-1时粉尘质量浓度较低;定期进行壁面洒水也能在一定程度上实现降尘目标.     

硬质路面汽车扬尘数值模拟研究

为更有针对性的提出硬质路面粉尘的控制措施,揭示汽车扬尘的规律。通过分析硬质路面汽车扬尘的本质,建立粉尘运动的数学模型和几何模型,采用欧拉-拉格朗日数值模拟方法(DPM),对汽车运动过程中的诱导气流和粉尘进行了数值计算。计算结果表明:汽车行驶过程中,车身后方产生个负压区,周围空气被猛烈卷吸,形成一个较大范围的诱导气流,当车速达到60 km/h时,诱导风速达到8 m/s以上。在车尾附近,粉尘浓度随风速的增大而增加,而达到一定距离后,粉尘浓度随风速的增大而减小;车速越快,粉尘浓度越高;汽车逆风行驶时产生的粉尘浓度略高于顺风。     

露天煤场不同粒径煤尘扬尘实验研究

为研究露天煤场不同粒径沉积煤尘的扬尘规律,根据风洞实验和相似模拟实验基本原则搭建煤尘起尘实验装置,对露天煤场不同条件下不同粒径组成的沉积煤尘的扬尘现象和规律进行研究.采用最小二乘法和高斯牛顿法对实验数据进行回归分析.实验结果表明:沉积煤尘的起尘量随粒径的增大呈现起尘量先增大后减小的规律,当煤尘粒径接近0.23 mm,煤尘的起尘量最大,实验30 min最大值为16.4 kg;煤尘粒径小于0.115 mm,煤尘的起尘量极小试验最小值为0.003 kg.回归分析得出平均粒径在0～0.23 mm范围内的不同含水质量分数的圆锥形煤尘静置在不同风速条件下煤尘起尘量的数学关系式.保证粉尘的含水质量分数在6%以上,煤尘所处的环境风速小于4 m/s可以有效地降低煤尘的二次扬尘.     

环境风与列车交会耦合作用下磁浮列车横向气动性能

采用三维、可压、非定常N-S方程,用动网格技术实现列车与地面、环境风与列车之间的相对运动,对不同风速、风向环境风作用下,磁浮列车以430 km/h速度等速交会时列车横向气动性能进行数值分析。研究结果表明：当风向角为135°时,磁浮列车受到的交会压力波幅值最大;头车和尾车横向力在风向角分别为270°和225°时最大,分别为-172.5 kN和77.4 kN;头、尾车侧滚力矩均在风向角为90°时最大,分别为-226.7 kN·m和-203.7 kN·m;在90°风向角下,风速增大,列车受到的横向力和侧滚力矩增大,横向力近似与风速的0.8次方成正比,而侧滚力矩约与风速的1.3-1.5次方成正比。     

基于Fluent软件的氨气泄漏扩散研究

本文基于Fluent软件对于氨气储罐的泄漏进行模拟,研究在不同风速、不同风向以及设置障碍物下对氨气扩散的影响.研究表明,氨气在自然扩散时呈蒲扇形沿着风向扩散;风速越大氨气在水平风速方向上扩散距离越远,污染范围也越大;风向与氨气泄漏口位置水平垂直时,氨气首先垂直于风向扩散一定距离,然后再沿水平风向扩散;障碍物对氨气的扩散速度和范围具有阻碍作用.     

矿井综采工作面风速对喷雾粒径影响规律试验

为研究矿井综采工作面喷雾除尘时,矿井风速对喷雾粒径的影响规律,利用模拟巷道喷雾降尘实验系统,在5个不同矿井风速影响下对4个喷雾压力、4个不同孔径喷嘴、5个不同轴线距离的喷雾粒径进行试验研究.利用Origin对试验数据进行曲线绘制,并将曲线进行了趋势分析与原因分析.结果表明:测点位置为0.68 m时,随矿井风速的增大,喷雾粒径呈增大趋势,并得出最小粒径99.25μm与最大粒径214.7μm的试验条件;不同喷雾压力和喷嘴孔径在矿井风速影响下程度不同,并将影响曲线进行对比和排序;测点轴线距离越远,喷雾粒径越小,即D_aD_bD_c D_d D_e;测点位置为0.38,0.68,0.95 m处的喷雾粒径随矿井风速的增大而增加,测点位置为1.28,1.58 m时,喷雾粒径在矿井风速0.25～0.65 m/s呈增大趋势,在0.65～1.05 m/s时呈减小趋势.试验研究结果为矿井喷雾除尘时,对于喷雾压力、喷嘴孔径、矿井通风风速的大小选择以及喷嘴布置的合理性提供参考.     

ECMWF细网格10m风场产品在南海海域的预报检验

对2012年1月至2013年12月ECMWF(简称EC)细网格10m风场产品在南海海域的预报进行检验,结果表明:1EC对原油码头、七洲列岛、永兴岛、永暑礁4个海岛站的风速预报总体上比实况略偏大,其中对七洲列岛和永暑礁的风速预报不仅系统性偏差最小,接近0m/s,且预报与实况的相关性最好;在不同风速下EC预报的风向偏差多数集中分布在±45°之间,风速越小,风向预报偏差样本的离散度越大;EC对东南风向、偏东风向和西南风向预报的均方根误差和平均偏差均较小,而对偏北风向和西北风向的预报效果较差.2对比EC 10m风速预报场和分析场在不同季节的偏差发现:春、秋、冬季风速预报平均偏差大值中心分布有一定相似性,均位于南海北部靠近华南沿海一带和南海东南部靠近菲律宾群岛以西海面,但均方根误差和方差的分布有所差异;EC对夏季南海海域的风速预报除了24h预报较稳定外,预报时效越长,均方根误差和方差迅速增大,模式预报不稳定.     

商用车车身底部尘土污染分析及优化

针对某商用车发动机舱冷却气流导致严重的扬尘问题进行分析研究,通过风扇不同转速下的车底扬尘模拟实验来确定导致扬尘的最低转速,对车底风速进行测试,确定扬尘风速的临界点。通过计算流体动力学仿真,在保证散热性能的前提下,比较了延长护风圈和加导流板两种方案,发现延长50 mm的护风圈和增加10°的导流板扬尘效果最为显著。在两者共同作用下,车底风速降至扬尘临界点以下以及扬尘颗粒数减少75%。通过实车道路测试验证优化方案效果。