突扩巷道模型内流场的PIV实验

为改善实验方法,推进矿井通风基础理论研究,将粒子图像测速技术(PIV)引入矿井通风研究领域。介绍了PIV的工作原理、系统组成和示踪粒子的选取原则。以粒径为0. 2～2μm的光扩散剂做示踪粒子测试了巷道突扩模型内的流场结构。结果表明,井巷风流遇断面突扩后会产生大范围的回流,同时在主流与回流区之间会产生小尺度的二次涡系,即回流区为多涡并存的情况,主流与各尺度涡间产生激烈的能量交换造成能量损失;二次涡系形成的区域风流极度紊乱,影响风速测试;整个回流区明显低于主流流速,有毒有害气体和粉尘可长期滞留在涡旋内形成安全隐患。实验表明,与传统的单点接触式测量方法相比,PIV可以获得更多的湍流流动细节,有助于人们更加深入的认识井巷内气体流动的本质。