支護結構與輸送機布設巷道斷面風速分布特征的風洞試驗和數(shù)值模擬研究.pdf

1、研究巷道的風速分布規(guī)律對于研究諸如巷道巖壁的放熱規(guī)律、巷道粉塵的沉降規(guī)律、煤礦巷道瓦斯在多場耦合作用下的運移規(guī)律、瓦斯?jié)舛冗吔鐚拥臏y定及多相流耦合特性等研究課題都有著重要的意義與價值。前蘇聯(lián)礦井通風學家B·H沃羅寧及我國的王英敏、暨朝頌等學者對巷道橫截面的風速分布規(guī)律研究做了開拓性的工作，為后人提供了極為重要的理論指導與研究方法方面的參考，但是巷道的截面形狀和支護方式多樣，巷道壁面的粗糙度很大，在煤礦巷道中經(jīng)常布設各種設備和設施，如常見

2、的膠帶運輸機、礦車等，因此，上述學者研究所得出的風速分布函數(shù)且不論在理論上是否正確，單純就工程應用而言，這些風速分布函數(shù)應用于多種截面形狀和支護方式的巷道中時存在一定程度的局限性。近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，一些研究人員利用新興的計算流體力學方法對巷道風速分布規(guī)律進行了研究，計算流體力學方法在風速分布規(guī)律的研究上是一種有巨大潛力的新手段。為了獲得一手數(shù)據(jù)，通過利用太原理工大學的“地下工程模擬風洞”并制作比例模型進行相似模擬試驗，并且進

3、行了相應的數(shù)值模擬試驗，我們掌握了應用風洞試驗探索井下巷道流場特性這一較為新穎的研究方法。經(jīng)過對試驗數(shù)據(jù)進行分析，我們得出錨桿、工字鋼、砌碹支護矩形巷道的風速分布具有左右對稱的特征，并且測定了這三種支護方式下巷道斷面最大風速點的位置，將測量數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合后得出在巷道模型橫縱對稱軸及兩條對角線位置上的風速分布符合對數(shù)函數(shù)形式。本相似模擬試驗為瓦斯動態(tài)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究工作提供了多種支護方式下巷道斷面風速分布特征這一試驗參考，同時也為后續(xù)