高海拔环境下离心风机性能数值模拟研究*

为研究高海拔环境下离心风机的运行性能规律,采用计算流体力学（CFD）方法对海拔高度分别为0,1 000,2 000,3 000,4 000和5 000 m条件下的离心风机流场及性能进行三维数值模拟。研究结果表明:相同工况风量条件下,风机内部流场形态不受海拔高度影响,但随着海拔的升高,内流场各处压力绝对值均减小,风机叶片载荷减小,风机蜗壳出口压力及轴功率均大致呈线性趋势降低,海拔每升高1 000 m,风机输出全压及静压分别降低9.3%及9.1%左右,轴功率降低9.0%左右。离心风机效率受海拔高度影响较小,模拟结果表明,各工况条件下,海拔每升高1 000 m,风机全压及静压效率分别平均降低0.21%和0.29%左右。研究为保证高海拔地区离心风机的高效运转及风机选型提供理论参考。     

一种细水雾喷雾除尘装置除尘性能影响因素数值模拟

为探究细水雾喷雾除尘参数对除尘性能的影响，构建欧拉气相-欧拉粉尘-离散雾滴相耦合的3相流计算模型，同时考虑除尘过程中雾滴蒸发的影响，在气液固3相耦合基础上加入蒸发模型。将建立的模型与文献中的试验数据进行对比校验，数据偏差在15%内，表明所建模型可靠。基于建立的模型，开展了雾滴粒径、雾滴速度、尘域环境温度、风机风速等参数对除尘性能影响的模拟研究。结果表明：1)在模拟范围内，考虑雾滴蒸发综合作用影响下，较大雾滴粒径时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而增大，当雾滴粒径小于20μm时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而减小；2)喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而增大，但当雾滴速度增加到25 m/s以上时，喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而减小；3)喷雾除尘效率随尘域环境温度的升高而下降；4)喷雾除尘效率随风机风速的升高而下降。研究结果可为细水雾喷雾除尘装置的设计与使用提供理论参考。     

瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究*

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制，利用Fluent模拟软件，结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况，在构建三维数学物理模型的基础上，开展不同瓦斯积聚量（56.52，113.04，169.56，226.08 m3）和不同爆炸距离（20，30，50，70 m）条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加，均呈线性关系，瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa，小于风机破坏荷载0.306 MPa；考虑安全系数前提下，当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机；在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上，分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响，由模拟结果可知，风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低，均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。     

螺旋侧板对立管水动力影响的数值模拟研究

针对附有三板式螺旋侧板的立管水动力影响问题展开三维数值模拟研究,采用CFD大涡模拟方法,对不同的螺旋侧板高度h和螺距P在雷诺数分别为3 900,10 000和20 000条件下进行模拟分析,得到立管后方阻力系数CD、升力系数CrmsL、斯特劳哈尔数St及其频谱等特性。模拟结果表明:螺旋侧板对立管升力和阻力有明显的抑制效果,升力系数均方根值CrmsL较光滑立管降幅最大达到95.8%,但随着螺旋高度h的增加,会引起立管的阻力增加,螺旋高度h为0.1D～0.2D（D为立管直径）时的抑制效果较好,并且h为0.1D时的抑制效果最为理想;CD值和CrmsL值均随螺距P的增大而增大并保持在较低值范围,两者均在P=12.5D附近出现了随螺距P的增大而减小的现象,侧板螺距P在取值为5D～17.5D范围内的选择对立管的升力和阻力抑制效果较好。     

饱和层状尾砂动力特性研究*

为探究动力作用下尾砂液化破坏特性,基于某矿山尾矿库坝体分层尾砂,开展不同固结应力和层状结构条件下动三轴试验,分析层状尾砂动弹性模量、阻尼比及动剪应力比等动力参数与动孔压的变化规律。结果表明:固结应力对层状尾砂力学特性和动孔压变化趋势有较大影响,固结应力越大,动孔压增长越明显,初始增长斜率随固结应力增大而下降;尾粉土厚度一定时,固结应力越大,层状尾砂动剪应力比越小;固结应力为常数时,层状尾砂动剪应力比随尾粉土厚度增加先增大后减小,当尾粉土厚度为0,20,40,80 mm时,对应动剪应力比分别为0.33,0.35,0.38,0.28;尾粉土对孔隙水压力阻隔作用比尾细砂更明显,试样破坏所需振次随尾粉土厚度增加而增加。研究结果可为高烈度地震区尾矿坝地震液化研究提供理论参考。     

玻璃纤维-砂浆管试件动态拉伸破坏特性试验研究

为了探究动载作用下GFRP（玻璃纤维）-砂浆管的动态拉伸破坏特性，采用分离式SHPB试验装置对2种空心率的水泥砂浆管和GFRP-砂浆管进行动态拉伸试验。结果表明:空心率越小、冲击气压和壁厚越大，试件峰值抗拉强度越大；GFRP-砂浆管的峰值抗拉强度随GFRP管壁厚的增大而不断增大，在空心率为0.292时，峰值抗拉强度随GFRP管壁厚增大呈对数函数递增，而在空心率0.187时，峰值抗拉强度随GFRP管壁厚增大呈指数函数递增；无GFRP管时水泥砂浆管呈对称四块破碎，GFRP-砂浆管在0.5~0.7 MPa冲击气压下仅有细小裂纹产生，在0.8 MPa冲击气压下，与入射杆接触部分产生“楔形”破坏，但总体保持为管状、破坏程度仍低于水泥砂浆管，表明GFRP管对水泥砂浆管具有较好的保护作用，可有效提高其动态抗拉强度。     

不同隧道坡度下射流风机临界风速研究

为研究隧道坡度对射流风机临界风速的影响，通过理论分析与数值模拟，采用全尺寸隧道模型和5种不同火源功率，考虑0%，±1%，±3%，±5%，±7% 9种不同隧道坡度，研究隧道坡度对射流风机临界风速的影响规律。结果表明:坡度对射流风机临界风速有较大影响。在射流风机与火源纵向间距不小于100 m情况下，即其临界风速与火源纵向间距无关；当上坡时，其临界风速与火源功率的1/3次方成正比，坡度越大，临界风速越小；当下坡时，其临界风速与火源功率的1/3次方成正比，坡度（绝对值）越大，临界风速越大；对数据结果进行拟合，得到上坡与下坡时的射流风机临界风速模型，并与模拟结果取得了较好的一致性。     

筒仓内烟草粉尘爆炸数值模拟

为探究在实际生产中采用的大型筒仓内烟草粉尘的爆炸及其泄爆过程,基于大规模数值仿真FLACS软件的粉尘爆炸模块,通过改变初始浓度、点火位置、等比例变化筒仓容积,系统对比研究了泄放火焰的传播范围以及爆炸超压的演化规律。模拟结果表明,筒仓内粉尘浓度、点火位置、筒仓容积的变化均对爆炸过程有影响。水平泄压时,在500～1 000 g/m~3质量浓度范围内,筒仓内粉尘质量浓度越大,爆炸超压越大,火焰传播距离越远;点火位置离泄压口越远,爆炸超压越大,火焰传播距离越远;筒仓容积越大,爆炸超压越大,火焰传播距离越远。     

双风机并联机站局阻特性研究

为探究双风机并联机站局部阻力特性、完善机站局部阻力及其系数的计算公式,以实际矿井通风机站为工程背景,在分析机站流场能量损失机理的基础上,采用物理模型实验和数值计算相结合的方法,分析了机站入口分流、出口汇流的断面速度不均匀程度与机站阻力损失的关系,同时对不同宽高比的矩形断面进行多工况模拟。结果表明:断面速度不均匀性越大,速度分布重组造成的阻力损失越大;确定了机站局阻计算所需参数的合理测定位置,得出机站局阻系数计算时的综合影响系数Kc随风机工况增大而增大、随断面宽高比A增大而减小,并呈现较好的线性关系。研究结果可为多级机站通风系统通风阻力特性分析以及工程优化设计提供参考。     

热湿环境下矿工注意力对应急决策影响的脑电研究

为探讨不同热湿环境下矿工注意力对应急决策的影响，模拟了4种不同工况环境，召集了11名被试，运用认知神经科学方法共进行了44次脑电图记录。结果表明，体感温度在26～36℃被试可以保持较高的注意力水平，能够针对突发事件迅速且正确地做出决策。随着温湿度的升高，α波的平均功率不断增加，β波在工况三达到峰值后减小，脑地形图中β波在工况三占比最大；注意力水平(P(SMR+Middle β)/P(θ))随温湿度的增加而降低，工况三时注意力水平最高，工况四时与其相比降低了69.6%。相关性分析显示，温湿度与任务完成时间存在高度正相关关系。对热湿环境下矿工的应急决策研究能够为深井采矿工人的安全和保护提供参考，降低决策失误造成的损失，为煤矿企业的安全管理工作提供科学依据。     

气体密度和初压对炸药爆炸压力衰减的影响*

为研究气体密度和初压对爆炸压力的影响,以球形装药为例,在LS-DYNA中模拟不同气体密度、环境初压和真空度条件的TNT炸药爆炸,分析空气冲击波的形成过程和衰减规律。研究结果表明:在爆炸初期冲击波的波阵面位于爆炸产物边界,产物压力与冲击波压力存在强耦合作用;随着爆炸产物自身压力下降,其膨胀速度减慢,冲击波开始与爆炸产物分离,当产物中心压力下降为环境初压时,冲击波与爆炸产物彻底分离,其后以空气冲击波的形式独立传播。降低气体密度可以通过抑制冲击波形成,大幅降低爆炸压力;减小环境初压则通过加快冲击波的衰减速度,也可以在一定程度上降低爆炸压力。相较于单独改变密度和压力,提高真空度对冲击波压力的减小效果更好;近真空环境下无法形成空气冲击波,爆炸压力衰减速度快。     

某大型机加车间数控机床减噪工程测试与分析研究

为研究大型机加车间噪声减噪工程现状效果和特点,选取某大型机加车间数控机床为研究对象,对其进行减噪工程治理,现场实测了治理前和治理后的噪声数据,并对噪声测量结果进行分析。研究结果表明:数控机床操作人员8 h连续等效A声级从治理前的89.2 dB(A),降到治理后的74.3 dB(A),降低了16.7%.;数控机床操作岗位位置测点,在加工1个机件的测量时间段里,噪声值从治理前的85.9 dB(A),降到治理后的55.1 dB(A),降低了33.85%;对机加车间现场布置了67个测点,在加工1个机件的测量时间段里进行测量,得到该车间噪声治理前和治理后噪声分布图;对数控机床减噪工程治理前和治理后的频谱进行了分析,得出治理前和治理后各自的最大声级所在频段不随距离的改变而改变,高频减噪效果显著。     

通风机站风流间相互影响阻力特性研究*

为研究双风机并联机站进口、出口风流相互影响的机站局部阻力特性，构建机站通风局部阻力计算的数学模型，同时运用相似原理建立双风机并联通风机站实验模型，并佐以数值模拟对比验证，分析计算不同风机间距的无量纲数A、不同扩散器结构参数条件下的综合影响系数Kc。结果表明:A与Kc具有二次函数关系，且存在较优的A，使得Kc值最小；Kc值随着L/Df增加而线性减小。研究结果有利于Kc的选取，为高效率通风机站结构设计提供技术及数据支撑。     

基于声信号特征分析的燃气管道探测识别方法

为了探测和辨识地下燃气管道,避免燃气管道改扩建的过程发生第三方破坏引发安全事故,提出1种基于声信号特征分析的燃气管道探测识别方法,该方法考虑燃气管道声信号声压级低以及易衰减的特点,采用Hilebert-Huang变换算法分析燃气管道流噪声信号特征,建立燃气管道流噪声信号的特征数据库,并通过BP神经网络进行模式识别,判别...     

马钢第二烧结厂3号烧结机风机房噪声污染分析与对策

马钢二烧结厂对3号烧结机风机房噪声采取了隔声、消声等措施,有效地降低了噪声污染,使总声压级从97dB降至55dB,保护了职工的身体健康.     

BDK-8-No30防爆抽出式风机噪声分析及治理

防爆抽出式风机的噪声是空气动力性噪声、电动机噪声、风机机械性噪声、扩散器出口噪声等相互叠加的结果。对电机房和风机房的噪声分别采取隔声处理与加装吸声体相结合的方法降噪，取得了较好的降噪效果，综合声级达到环保要求，厂界噪声夜问实测低于50dB(A)。     

扰动法在风网解算中的应用研究*

为简化矿井通风复杂风网的解算,提出将扰动法引入到风网解算中,并介绍扰动法的原理、风网解算的基本定律;给出常见的固定风压、固定风量和给定风机性能函数3种风机工况下的扰动方程矩阵表达式及详细的计算过程;对所提风网解算方法进行实例验证。结果表明:扰动法作为固定运算次数的近似方法,在工程实际允许的误差范围内,相比于以牛顿法为代表的迭代法耗时少、不依赖初值,是1种简单实用的风网解算方法。     

横向风作用下喷口间距对射流扩散火焰特征的影响研究*

为研究横向风作用下喷口间距对射流扩散火焰特征的影响,以双喷口火焰为研究对象,利用CCD摄像机拍摄火焰几何形态,研究横向风条件下喷口间距对火焰形态演化、火焰长度和火焰吹熄极限的影响。研究结果表明:喷口间距较小时,2束火焰因空气夹带竞争和压差作用,彼此相互倾斜融合,火焰融合概率随喷口间距增加而逐渐降低,火焰临界融合间距随横向风的增加先增大后减小;由于火焰的空气夹带和热反馈处于较高水平,2束火焰被少量拉伸,火焰长度先增加后减小;喷口间距较小时,火焰吹熄极限显著增加。     

高海拔矿井掘进巷道瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟*

为研究高海拔矿井瓦斯爆炸火焰传播规律，运用数值模拟方法，建立矿井掘进巷道瓦斯气体爆炸数学及物理模型，并对海拔高度为0，1 000，2 000，3 000，4 000 m时的爆炸火焰传播速度、温度和冲击波压力进行研究。结果表明:瓦斯浓度和聚集体积量一定的掘进巷道发生瓦斯爆炸时，随着海拔高度的升高，火焰传播速度增大，且海拔每升高1 000 m，瓦斯气体聚集区和非聚集区的平均火焰传播速度分别增大4.7%和1.9%，掘进巷道内同一位置受到的瓦斯爆炸火焰最高冲击波压力随着海拔高度增加而显著降低，且呈二次函数关系，达到最大冲击波压力和最高火焰温度的时间缩短，最高爆炸火焰温度受海拔高度的影响较小。