井巷運輸中活塞風(fēng)動力效應(yīng)及其對礦井通風(fēng)的影響.pdf

1、穩(wěn)定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦山正常安全生產(chǎn)的基本保障。對于地下礦井來說，通風(fēng)系統(tǒng)是一個相對封閉的系統(tǒng)，通向地面的出口有限，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定對于礦山生產(chǎn)十分重要。當(dāng)運輸設(shè)備在巷道內(nèi)運行時，巷道內(nèi)原本流動的氣流會由于風(fēng)流斷面的突然縮小而改變風(fēng)向，受到壓縮的氣流不能像開放空間那樣向周圍擴(kuò)散，設(shè)備前方的氣流會隨運輸工具向前方流動，產(chǎn)生活塞風(fēng)和巷道內(nèi)的瞬變壓力，造成巷道內(nèi)風(fēng)流脈動，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此對于運輸工具在巷道內(nèi)運行時所產(chǎn)生的活塞

2、風(fēng)和巷道內(nèi)風(fēng)流變化規(guī)律進(jìn)行研究，對于整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。其研究結(jié)論為：
　　（1）利用流體力學(xué)基本理論和方程，對于礦井活塞風(fēng)的形成機(jī)理進(jìn)行了闡述，建立活塞風(fēng)的計算模型，并運用該模型分別對于活塞風(fēng)的影響因素進(jìn)行研究，初步得出各影響因素對于活塞風(fēng)的影響變化規(guī)律和影響作用程度；對于活塞風(fēng)風(fēng)速影響程度由高到低依次為車速V、巷寬（阻塞比）B、車長L；
　?。?）根據(jù)空氣動力學(xué)的相關(guān)方程和假設(shè)，分別建立起運輸平巷內(nèi)的活

3、塞風(fēng)物理數(shù)學(xué)模型和立井內(nèi)的物理數(shù)學(xué)模型，運輸工具分別為電機(jī)車牽引的礦車和罐籠，并選用了相應(yīng)的網(wǎng)格劃分方法、離散方程模型和求解方法；
　?。?）通過上述建立的活塞風(fēng)物理數(shù)學(xué)模型，運用FLUENT軟件分別對這兩個活塞風(fēng)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到隨車長的增加，巷道最大壓力和速度在不斷增大，并擬合得到巷道最大壓力和速度與車長間的關(guān)系方程。通過改變模擬實驗的入口風(fēng)速、巷道阻塞比和運行速度，得到上述影響因素變量越大，巷道內(nèi)活塞風(fēng)動力效應(yīng)越明顯。通

4、過模擬得到的速度場和壓力場可知，其巷道內(nèi)風(fēng)速、活塞風(fēng)附加阻力和動力效應(yīng)消耗功率在隨之增大，呈正比關(guān)系；
　?。?）利用FLUENT數(shù)值模擬得到了Y型平巷和立井內(nèi)壓力場、速度場和速度矢量分布。不斷改變初始條件，得到隨相對速度增大，Y型平巷和立井內(nèi)最大壓差和風(fēng)速也在增大，巷內(nèi)活塞風(fēng)動力效應(yīng)更加顯著。在活塞風(fēng)的確定、巷道主要相關(guān)污染物分布等方面，去合理、有效地利用活塞風(fēng)，才能較大地降低機(jī)械通風(fēng)的負(fù)荷和對通風(fēng)系統(tǒng)的影響，取得較顯著的經(jīng)濟(jì)效