基于Fluent的拉瓦尔喷嘴雾化特性数值模拟

为进一步探索拉瓦尔喷嘴的流动特性,采用基于有限元与VOF相互结合方法对拉瓦尔喷嘴内外流场进行数值模拟。从计算结果中得到了喷嘴内外气液两相分布及速度分布规律,并对其流场的结构和形态进行分析。利用数值模拟对雾滴粒径分析表明,当喷嘴进口与出口面积之比为3∶1时,进水孔水流速度为22 m/s喷嘴综合雾化效果最好。研究结果对喷嘴结构设计以及井下除尘具有一定的参考价值。     

负压瓦斯抽采对煤体水分影响的实验研究

针对瓦斯抽采可能引起的煤体的"负压失水"现象,实验室模拟定量研究了特定的负压、温度条件下的煤体水分含量及失水率与时间的关系,分析了煤体的负压失水机理。研究结果表明:随着负压作用时间的延长,不同变质程度煤样(原始水分含量不同)的水分含量均降低,初期水分含量(1 h以内)下降较快,之后趋于平缓,最终趋向于一定值。实验条件下各煤样的失水率均为70%左右,煤体的失水量较大,失水率与煤的初始水分含量无关。抽采负压降低了煤体内部孔隙气体压力,水的沸点和饱和蒸气压均降低,增大了煤中自由水和游离水的蒸发(非沸腾)气化速度,煤中的吸附水和液态水(游离水)转变为气态水被抽出。煤体水分含量对采掘时的粉尘产生量影响较大,长时间连续的煤层瓦斯抽采将导致煤体水分流失,对矿井的防尘工作不利,因此对抽采后煤体进行煤层注水或采取强化的防尘措施非常有必要。     

拉瓦尔喷嘴结构参数选取及其雾化性能数值模拟分析

为加强喷嘴在高强度粉尘的煤矿井下的雾化性能,得到最优的结构设计和理想的雾滴粒径,本文首先依据公式得出一组拉瓦尔喷嘴的最优几何结构,探究了喉管直径、扩张角及气—液体积等物理参数对拉瓦尔式结构喷嘴雾化性能的影响规律。在气—液两相流下,运用Fluent软件对喷嘴内流场进行数值模拟,得到了喷嘴内流场的速度云图。发现喉管直径对拉瓦尔喷嘴出口速度有很大的影响;不同的扩张段半锥角对结果也有不同程度的影响;液体压力的变化对雾滴粒径的影响十分明显。喷嘴内部气—液体积比为6∶4并且气—液压力比为3∶1时,除尘效果最好。     

顺层钻孔瓦斯抽采漏气影响因素研究

顺层钻孔瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的主要技术措施,其中钻孔封孔质量是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。基于抽采钻孔漏气量计算数学模型,分析了封孔长度和抽采负压对钻孔漏气量的影响。现场试验和数值模拟表明,增加顺层钻孔的封孔长度能够有效减少钻孔漏气量,最佳封孔长度为8~10m;提高抽采负压不能有效增加钻孔的瓦斯抽采量,反而一定程度上增加了钻孔的漏气量,并降低了抽采瓦斯浓度。研究成果为顺层钻孔提高瓦斯抽采效果提供了理论依据。