副井井口房采暖與降溫的CFD數(shù)值模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、副井井筒是地面和井下聯(lián)系的重要通道，冬季氣溫低于一定溫度時，井簡必須進行防凍設計，因此井筒防凍設計有著重要而特殊的意義。人們對井筒防凍進行過一定研究，一般只僅僅針對能否達到規(guī)范要求的設計溫度，但是并沒有對每種防凍方式進行深入對比的分析，沒有考慮整個井筒內溫度場和速度場的耦合變化情況。同時也沒有把井口房采暖和井筒防凍這兩者綜合研究。再者，礦井降溫技術措施中井筒冷卻的方法，可以適用于淺井夏季出現(xiàn)輕度熱害的治理。這三者都可共存于井口房這一個空

2、間，但是綜合考慮冬季的副井井口房的采暖與副井的井筒防凍和夏季的井筒冷卻的研究暫時還沒有，所以本文針對井口房冬季和夏季工況運用CFD進行數(shù)值模擬，希望能探尋出一種最優(yōu)化的綜合設計方案。首先，對冬季工況下的井筒防凍與井口房采暖和夏季工況下的井筒冷卻進行理論分析。然后針對具體工程項目根據(jù)副井井口房和井筒的實際情況進行簡化，建立三維計算流體力學模型，并用Gambit對模型進行網(wǎng)格劃分，在對各種湍流模型和輻射模型研究的基礎上，選擇適當?shù)臄?shù)值模型和

3、邊界條件進行數(shù)值計算，對采用不同布置方式的井口房和井筒的冬季與夏季的工況進行模擬，用其自帶的后處理功能對模擬結果進行綜合分析比較，然后對井口房和井筒的加熱和冷卻系統(tǒng)加以局部改進。根據(jù)模擬結果表明：在冬季，有風機井口房內混合的方式在井筒防凍問題上效果是最為顯著；夏季，井筒冷卻方式，對淺井熱害有一定作用，而且井筒冷卻的末端設備布置方式可以和冬季井筒防凍方式共用。證明冬季和夏季二種末端系統(tǒng)可以合二為一的假設是成立的。本文對冬季工況下井筒防凍和