基于防突风门直角-分支巷道冲击气流传播特征研究*

为研究防突风门未破坏下直角-分支巷道中瓦斯突出冲击气流传播特征,建立相似几何模型,采用数值模拟方法计算突出腔体压力在7.5×105 Pa情况下流场中冲击气流压力和速度的变化,分析冲击气流传播随时间的变化过程。研究结果表明:在分叉口-风门段,正向冲击压力与风门反射压力相交产生瓦斯超压现象;在突出口-分叉口段,正向冲击压力与风门反射压力相互冲击,有效降低突出口冲击气流的瞬时强度;在分叉口处,正向冲击气流首先产生绕射并形成单向涡旋,风门反射气流产生的绕射与单向涡旋方向相反,涡旋强度降低。     

突出冲击波对防突风门的破坏失效研究*

为了分析煤与瓦斯突出事故中防突风门的安全性,同时降低成本寻求对现有防突风门材料和结构的替代方案,研究不同厚度的Q460钢制防突风门在突出冲击波载荷下的破坏情况。基于能量法得到不同厚度的风门最大挠度数学模型,再根据煤炭行业规定中的对应数据和安全要求,运用LS-DYNA软件对冲击载荷下的风门破坏进行数值模拟,得到Q460钢制防突风门的静力学特征并与能量法结果进行比对。结果表明:长宽分别为1.75 m和1.8 m,厚度为25 mm和30 mm的风门在0.6 MPa的冲击波超压作用下能满足安全要求,能量法计算结果与数值模拟误差在9%以内,基于安全设计余量可以接受;提出挠厚比概念,当挠厚比小于0.84时,风门不会被破坏,在使用Q460钢设计防突风门时,应尽量确保该值小于0.84。     

风门对矿井火灾烟气流动特性影响的数值模拟研究*

为研究巷道内风门开启程度对矿井火灾烟气流动特性的影响,使用火灾动力学模拟软件FDS模拟0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m/s 6种通风风速,以及风门开启1/4,1/2,3/4和全开启4种情况对巷道火灾烟气流动特征参数温度和能见度的影响。结果表明:风速0.5,1.0 m/s 时,风门开启1/4最有利于人员逃生;风速1.5 m/s时,风门开启1/2最有利于人员逃生;风速高于1.5 m/s时,风门关闭影响巷道内风流流动,因此不宜关闭风门;在风门全开启时,随着风速增大,火源上风侧的温度降低、井下能见度升高,烟气的逆退距离缩短,当风速2.5 m/s时各监测点温度最稳定。     

循环型空气幕送风角度对隔断巷道风流效果影响的分析

空气幕送风角度是影响其隔断能力的主要因素之一,依据动量定律建立循环型空气幕隔断巷道风流的理论模型,分析送风角度对隔断能力的影响。进一步利用FLUENT进行数值模拟计算,可视化不同送风角度下的巷道流场特性,模拟计算不同送风角度下的隔断压差及漏风量,并与相似实验数据进行对比分析。结果表明,模拟结果与相似实验数据基本一致。循环型空气幕隔断能力随送风角度的增大呈先增大后减小的趋势。送风角度为10°～15°时,隔断能力最大;当送风角度在10°～30°时,隔断能力受送风角度的影响较小;当送风角度大于30°时,随着送风角度的增大,隔断能力有较大幅度的减小,结合实际安装条件,循环型空气幕送风角度应为10°～30°。     

回采工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷研究

为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Flu-ent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m3条件下的风门冲击载荷进行研究.结果表明:风门冲击载荷随时间变化出现2次峰值,第1次峰值为风门冲击载荷最大值;若风门间距离较近...     

风速对LPG球罐泄漏扩散过程的影响研究

液化石油气(LPG)泄漏扩散受风速、温度、压力等因素影响,其中风力作用对泄漏扩散过程的影响最明显.为研究风速对LPG球罐泄漏扩散的影响规律,以1000 m3球罐为原型,首先建立LPG球罐泄漏扩散数学模型并进行理论计算,其次建立不同风速下LPG球罐泄漏扩散的FLUENT数值模型,结合理论计算对数值模拟结果进行验证.结果表...     

调节风窗对瓦斯爆炸影响的数值分析*

为研究调节风窗的面积、位置对瓦斯爆炸传播特性的影响,通过FLACS软件构建不同面积和不同位置调节风窗的风门-巷道模型,对瓦斯在该模型中的爆炸及其传播进行数值模拟,并分析瓦斯爆炸压力、火焰传播速度。研究结果表明:风门前最大瓦斯爆炸压力值与调节风窗边长呈现指数减小关系,而风门后最大瓦斯爆炸压力值与调节风窗边长呈现指数增加关系;火焰传播速度与调节风窗边长呈现指数增加关系;相同面积情况下,调节风窗中心位置对瓦斯爆炸影响较小。     

瓦斯压力对煤体爆破应力影响规律试验研究

为研究瓦斯压力对煤体爆破应力的影响规律,开展了不同瓦斯压力条件下煤体爆破试验,对煤体爆破应力进行测试与分析,并利用LS-DYNA3D模拟软件对试验结果进行了验证。结果表明:煤体中瓦斯压力的能够增加煤体爆破应力波峰值,应力波的作用时间延长大约200us;随着瓦斯压力增加,煤体爆破应力波峰值也随之增大,从而更利于煤体爆破裂纹的扩展;煤体中瓦斯压力对煤体爆破中远区影响较大,在爆破近区,瓦斯压力基本可以忽略;当瓦斯压力存在时,煤体爆炸应力波均将出现两个完整的波形。     

煤与瓦斯突出气体逆流影响模式研究

为预防井下瓦斯气体逆流引起瓦斯爆炸等二次伤害,促进煤矿安全生产,建立瓦斯逆流运移扩散模型,采用相似试验研究不同风速和气体量影响下的气体逆流运移规律,根据试验系统的巷道模型,运用Fluent软件建立几何模型,模拟不同风速和涌出量对气体逆流的影响模式,观察同一测点或时间下2种因素对瓦斯浓度变化的影响,并以过往案例验证结论....     

金属矿井主扇反风技术分析及数值模拟研究

立足于现有的计算流体力学方法,提出了对轴流式风机反风的数值仿真模拟。运用CFD软件Fluent对轴流式风机正反转都进行了三维数值模拟,选用K40-4-15型轴流风机作为研究对象,重点研究了轴流式风机的反风性能以及叶片安装角、叶型拱度和转速对其反风量的影响。模拟结果为提高轴流式风机的反风量提供了科学的依据。     

管廊内泄漏口朝向对天然气管道泄漏扩散影响的模拟分析*

为掌握综合管廊内天然气输气管道泄漏口朝向对气体扩散的影响,使用FLUENT软件对4种不同朝向的泄漏口泄漏过程进行3维数值模拟,对比分析不同工况下气体浓度分布。结果表明:泄漏形成的射流产生强烈气体掺混,降低泄漏口附近气体浓度梯度;随着距泄露孔距离的增加,气体受惯性力作用减弱,并在浮力作用下抬升。管廊纵截面气体浓度场可分为泄漏口附近的均匀区和距离泄漏口较远的分层区。在均匀区内,探测器高度上气体质量分数纵向分布呈阶梯状;距泄漏口较远距离(大于20 m),泄漏口朝向对探测器高度上气体浓度纵向分布影响较小。基于稳态气体分布控制方程,提出气体在分层区内纵向分布关系式。当泄漏口刚好位于2探测器中央（最不利工况）时,泄漏孔朝向为X+（管道距离壁面较远侧）的泄漏气体在喷出后与空气接触时间长,产生涡量更大,使气体在管廊纵向上蔓延速度降低,探测器响应时间相对较长。     

多因素下开洞口煤仓风致积雪CFD模拟及拟合研究

为解决结构设计时开洞口圆形煤仓表面无法确定荷载分布系数问题,使用计算流体力学软件研究了开洞口煤仓不同跨度下风向角、积雪厚度及矢跨比变化下屋面积雪不均匀分布情况,提出了针对此种特殊结构的屋面积雪值拟合公式。研究结果表明:此公式拟合准确度高,屋面积雪值随风向角和积雪厚度增大而变大,风向角对积雪值影响极大,矢跨比影响下屋面积雪值变化较为复杂,且风向角和矢跨比2种参数相互影响,不应单一考虑矢跨比对球壳屋面积雪值的影响。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

通风和开口形状对地下硐室火灾影响的实验研究

针对狭长通道侧向风和不同开口形状对硐室火灾燃烧状态及火焰溢流现象的影响,利用自主设计搭建的小尺寸实验台对侧向通风条件下地下硐室火灾燃烧规律进行研究。实验设定了200 mm×400 mm,300 mm×300 mm,400 mm×200 mm 3种硐室开口尺寸（长×高）,选取1.2,3.3,5.1 m/s 3种通风速度和13.8,41.4,69.0 kW 3种火源功率。研究结果表明:在侧向风作用下,可燃气更容易被吹出造成火焰溢出燃烧现象;侧向风在中性面上部区域主要起降温作用,在中性面下部区域则起升温作用;通风因子大的开口工况,室内温度更高,也更容易达到轰燃条件;宽且低的开口使得高温气体与通风风流在较低处混合,其结果导致硐室下部温度较高,对火灾初期人员疏散不利。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果,需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试,探究人体在不同环境温度下体表温度的变化,得出胸部、背部及额头为热量最高部位,并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型,对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究,分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇,均可帮助人体降低体温,提高舒适度。     

基于FLAC3D分析的某铁矿充填效果研究

为解决辽宁某铁矿开采后地表沉陷问题,验证自研的复合激发尾砂胶结充填体充填效果,运用FLAC3D模拟软件对铁矿二步骤充填开采和地表沉陷进行数值模拟计算研究.研究结果表明:采用3种胶结充填体分别进行二步骤充填后,盐基、碱基、水泥基胶结充填体内部的应力平均值分别为0.92,0.79,0.93 MPa,最大位移值分别为38,2...     

基于有上下界风量约束的矿井风量极值流算法研究

为解决既有方法不能准确求出矿井最大通风量与最小配风量,从而导致矿井通风系统产生能源浪费或难以满足矿井通风需求,出现安全隐患与改造难度大、潜力低等问题,提出1种基于有上下界风量约束的矿井风量极值流算法.该算法首先利用最大流算法求解满足节点流量平衡与分支上下界容量限制条件的可行流问题,若存在可行流,在求得可行流基础上,再利...     

基于空天地三维数据的尾矿库安全监管技术研究

为提高尾矿库安全状态,解决当前尾矿库监管难度大、代价高、盲区多的现实问题,以四川省盐边县小水井尾矿库为研究对象,采用高分遥感、无人机和三维激光组成的空天地三维数据,建立多层级、多精度三维数据的协同流转模式,通过周边关系分析、关键指标检查、防排洪验算、稳定性分析和溃坝模拟等手段,提供了尾矿库风险管控与定量化评价的参数,研究结果表明:该技术可有效提升尾矿库安全监管的技术能力,有助于促进运营方和监管者建立尾矿库监测-预警-避灾-救援工作体系。