W形通风对防止采空区自然发火的研究

对平庄矿务局古山矿高瓦斯回采工作面通风方式进行了研究，为确保安全生产，通过理论分析和生产实践，证实采用W形通风方式比采用U形通风方式对控制采空区自然发火能取得更好的效果。     

W型通风采空区自燃带和瓦斯运移规律的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对焦煤集团某矿2303综放面采空区进行了数值模拟,研究2303综放面采用W型通风方式下采空区的自燃带和瓦斯运移规律。结果表明:2303综放面采用W型通风系统后,工作面两端压差较少,可以有效防止采空区煤炭自燃,能起到均压防灭火的作用,可以有效的解决上隅角瓦斯超限问题和减小采空区瓦斯爆炸界限宽度,通过对W型通风方式下两条进风巷风量为1:1、1:2、2:3时进行分析得出,当两条进风巷风量相同时工作面向采空区漏风量和工作面两端压差最小。现场实测氧气浓度与数值模拟氧气浓度相吻合,验证了数值模拟方法的可靠性。     

Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为:沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。     

“Y”型通风下采空区自然发火数值模拟

针对综采工作面"U"型与"Y"型通风特点,建立了多场耦合的采空区自然发火模型,开发了基于有限体积法离散的模型解算程序,结合实例研究了相同条件下"U"型与"Y"型通风对采空区自然发火的影响,给出了不同通风系统下的采空区压力场、速度场、氧浓度场以及冒落煤岩固体温度场的分布情况.对比研究表明:"Y"型通风增大了采空区的漏风量,扩大了较高浓度氧气的分布范围,从而导致采空区温度更高.最后分析了"Y"型通风下的采空区漏风变化特点.该成果对"Y"型通风下的采空区自然发火防治工作具有一定指导意义.     

无煤柱Y型通风采空区瓦斯的运移规律

本文基于对CFD的研究阐述了流体在多孔介质内的渗流规律,运用FLUENT软件对Y型通风方式的采空区建立了数学模型;并使用该模型对丁集矿1311（1）工作面采空区瓦斯的运移规律进行了数值模拟,把得到结果的进行了分析,指出Y型通风是适合无煤柱开采的有效通风方式。     

均压法治理采空区上隅角瓦斯的数值模拟研究

用迎风有限元数值模拟方法,以图形方式从理论上直观展示了回采采空区上隅角瓦斯积聚的流体力学原理,指出采场上隅角瓦斯超限主要是因为采空区上隅角瓦斯积聚.结合算例模拟计算发现,利用在回风侧设局部扇风机的均压法治理工作面上隅角瓦斯时,应将压风口深入采空区内,其压风量与合理的管口位置呈反比例关系.给出了均压注风前后采空区的瓦斯分布变化情况,重点探讨了应用数值模拟试验方法定量化确定合理的压风量及管口位置的问题.图6,参6.     

均压通风防治相邻采空区瓦斯涌出的应用

本文根据开滦集团东欢坨矿的实际情况,以2081工作面为例,简述了均压通风在防治采空区瓦斯通过密闭墙向外泄露的应用,提出了针对实际情况利用该方法的具体方法和措施,取得显著的效果。同时通过实践,证明了均压通风技术在矿井瓦斯防治工作中的重要作用和实际应用价值。     

采空区沿空通风巷道边界漏风分布的迭代计算

为了提高计算采空区漏风流动状态的有限元计算精度,提出用迭代方法处理沿空通风巷道(或工作面)边界条件,给出了迭代格式和计算方法,针对工作面的侧漏风问题提出了工作面漏风率的概念,结合算例,从理论上证明沿程漏风巷道的风压分布(1类边界条件)是非线性的,指出在漏风量占总供风量的比例不是很大的情况下,工作面风压分布基本近似于线性分布;迭代收敛的快慢与漏风量大小有关.     

不同配风量下Y形通风风流场分析

为研究不同配风量下Y型通风的采空区风流场,以张集煤矿1613A工作面为工程背景,通过Fluent数值模拟对工作面在总配风量为1350 m3/min、1800 m3/min、2700 m3/min时的采空区漏风规律进行研究.模拟结果表明,随着总配风量的增大,采空区整体的漏风速度增加,且采空区前部漏风速度比尾部漏风速度增长...     

采空区漏风及残煤瓦斯涌出对采场气流的影响

在国内外文献调研的基础上,通过渗流力学、岩石力学、采矿工程等多学科交叉,采用理论分析、数值计算结
合的方法,建立了煤矿采空区瓦斯流动数学模型。采用CFD 技术对漏风流分布及瓦斯浓度场进行研究,获得了整个
工作面上风流的速度和瓦斯浓度的分布情况,得到了漏入采空区和采空区返回工作面风流较为集中的范围,采空区漏
风量与工作面风量之间的变化关系,漏风流速沿采空区衰减规律,确定了整个工作面上瓦斯浓度最高的地方为回风隅
角,采空区内瓦斯浓度最高的区域也是整个采场瓦斯浓度最高的区域。通过对不同送风量的模拟研究,描述了瓦斯浓
度的运移趋势,得到了回风隅角瓦斯浓度与送风量的关系,并且发现近风侧瓦斯浓度梯度较大,增大送风量能降低近
回风隅角瓦斯浓度,但是会增加遗煤自燃的风险。揭示了采空区漏风和残煤瓦斯涌出对采场气体流动的影响规律。     

基于CFD的置换通风空调房间数值模拟

以下送风置换通风空调房间为例,采用计算流体力学CFD软件,运用两方程湍流模型模拟置换通风房间的温度场和污染物浓度场,揭示了置换通风在提高人体的热舒适性、改善室内空气品质、节能等方面的作用。模拟结果对改善室内空气品质具有指导意义。     

化学气相浸渗反应器内气体流场的数值模拟

控制化学气相浸渗(CVI)反应器内的反应气体流场是获得理想沉积物的关键技术之一, 通过建立质量守恒、动量守恒、能量守恒和化学反应守恒4个微分方程及其边界条件, 采用有限单元法对CVI反应器中复杂且不可观察的气体流场进行数值计算. 数值计算结果表明, 喷嘴形状及其与衬底相对位置对流场形貌有显著影响. 采用π/6的斜口喷嘴, 并使其中心轴线与通过它和圆柱形衬底交点切线的夹角为π/6时, 反应器内基本消除了回流.     

采空区自然发火位置相似模拟模型

为了研究不同类型的采空区漏风对采空区自然发火的影响,依据采空区的漏风状态不同,把采空区划分成不同的火灾危险区域,以此判断采空区发火位置。研制了相似模拟模型,针对采空区自然发火问题进行了多项模拟实验,观测并绘制了不同风量下采空区风压等值线及风流分布图;绘制了采空区不同位置漏风情况下风压等值线及风流分布图;绘制了上隅角设置瓦斯排放风筒后采空区风压等值线及风流分布图;设计了采空区充填带,并获得了采空区风压等值线及风流分布图。     

气动充放气系统二维非定常流场数值模拟

以典型气动系统为研究对象,考虑系统内部气体、元件和环境空气之间的耦合传热,将系统内部流场、元件和外部空气作为整体进行研究,建立气动充放气系统的二维模型,采用湍流κ-ε两方程模型,利用有限体积法(FVM)和动网格技术对充放气过程进行计算,得到系统内气体状态参数。在充放气过程中,气体速度最大值出现在放气管出口处,可达到超声速范围;气缸中温度梯度主要存在于内壁面处。在系统元件中,进气节流口壁面温度的上升幅度最大,放气节流口壁面及紧邻的气管壁面温度降幅最大。通过试验验证本方法的可行性,为非定常流场的计算和分析提供参考。     

耐磨风量调节阀气相流场的数值模拟

为了提高风量调节阀的耐磨性能,基于多孔射流扩散及叠加原理,提出一种耐磨风量调节阀,其结构特点是阀芯由活动多孔板及具有导流板的固定多孔板组成．利用RNGκ-ε模型分别对耐磨风量调节阀及传统插板阀气相流场进行了数值模拟与分析比较,研究结果表明：在耐磨风量调节阀的出口处流场分布比较均匀,而插板阀在出口处存在严重的偏流及回流现象,气流均匀程度很差,所提出的耐磨风量调节阀的结构是合理的,具有较好的耐磨性能．     

可渗透反应墙墙体内流速及流态数值模拟

为了对可渗透反应墙墙体内水流速度及流态进行理论研究与分析,采用Fluent软件对可渗透反应墙墙体进行模拟仿真,构建墙体介质为陶粒.模拟仿真结果表明,墙体内填充介质陶粒内部流速缓慢,可以很好固定处理污染物的生物菌,同时也表明,该软件在微观环境下模拟可渗透反应墙内部流速及流态情况是可行的.     

高炉出铁沟内流场数值模拟

以某钢铁厂的主沟和撇渣器为研究对象,采用三维动量守恒方程、RNGk-e湍流模型和Mixture多相流模型模拟计算主沟内速度场与主沟壁面之间距离的关系,并分析了不同出铁流量下出铁沟内流场和渣铁的分离效果。结果表明,主沟中心位置的渣铁速度明显快于壁面附近的渣铁速度;渣铁分离效果不太理想,渣中带铁量偏多,其原因是渣口位置过低;随着初始流量的增大,出铁沟内的流动混乱程度逐渐增加,渣中带铁现象加剧。     

低旋流燃烧和流动特性数值模拟研究

为研究低旋流燃烧(LSC)技术背离传统旋流燃烧机理的燃烧方式,以及其所具有的燃烧效率高、稳定性强、火焰区域温度低和NOx排放量极低等特点,采用数值模拟方法,对LSC燃烧和流动特性以及受喷射器多孔板阻塞比的影响进行初步研究.结果表明:LSC喷射器能够形成典型扩散湍流流动和"扫帚形"低温火焰结构;多孔板阻塞比对LSC喷射器扩散湍流流动分布、中心线上轴向气流速度和湍流强度有很大影响.     

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析. 所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律. 本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.     

自然崩落采矿法的颗粒流数值模拟

以自然崩落采矿法为研究对象,利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法矿体崩落规律. 以某镍铜矿的地质条件及矿岩物理力学性质为依据,采用数值模拟的方法分析了自然崩落法的崩落规律. 结果表明:PFC2D模型在分析自然崩落过程中力学机理的同时,能有效地模拟自然崩落法采矿过程,并且能直观地给出矿体在崩落过程中各种参数的具体形态变化. 利用PFC2D模型预测该镍铜矿自然崩落法初始崩落拉底半径为10 m,连续崩落的拉底半径为22 m,有效地指导该矿自然崩落法的放矿.