独头巷道射流通风流场CFD模拟研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。独头巷道通风风流流场是通风理论和通风设计的基础。笔者根据流体动力学和射流理论 ,建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k -ε数学模型 ,分析了计算边界条件 ,并应用计算流体动力学 (CFD)的方法模拟了独头巷道射流通风流场 ,从理论上得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风的规律 ,为研究独头巷道合理并有效通风提供了新的理论依据。     

煤矿独头巷道受限贴附射流数值计算及结果分析

独头巷道压入式通风的风筒一般布置在独头巷道的侧壁,风筒出口的位置在巷道侧壁的中部,与迎头保持一定的最小距离。根据现场实际情况,同时为了便于分析,通过建立独头巷道受限贴附射流通风物理模型,确定边界条件和网格划分,进行数值计算,得到流场等值线图,表明了贴附射流的形成过程,并对其结果进行分析。     

天井掘进通风风流形态及粉尘分布研究

以现场试验和模型实验对天井掘进时抽出式、压入式和混合式局部通风的风流结构及粉尘分布进行了研究。结果表明:压入式通风时约有10％的风量进入工作面;压入射流二次产尘强度为凿岩时的17％左右;现有的局部通风方法不可能使工作面粉尘浓度降到2mg/m~3以下;现行测尘方法不能准确反映工作面环境粉尘浓度。     

利用导风板引风防漏

压入式通风系统的矿井,由专用入风井送入井下各中段的新鲜风流是通过主要运输巷道送到采区的。由于主要运输巷道行车频繁,安设隔断风流或限制风流的通风设施,在管理上非常不便。不少压入式通风系统的矿井,井底车场漏风严重,有效风量率很低。有些矿山在入风石门与中段沿脉巷道的交叉口处,安设引导风流的导风板,使风流面向采区,背向井底车场,并提高出风口风流的速度,利用风流动压的方向性,使风流分配状况得到很大     

独头巷道受限贴附射流有效射程的 理论研究与数值计算

为了探讨独头巷道受限贴附射流通风有效射程,利用巷道断面面积与风筒出流射流直径,定义了独头巷道射流的受限程度,采用理论分 析与数值计算方法,推导了受限射流无因次距离与沿程断面位置、断面流量和断面平均流速之间的关系式,建立了独头巷道受限贴附射流流动 特性模型。利用该模型,开展了8个不同工况下受限贴附射流的数值计算。结果表明,在受限的情况下,射流区无因次最大截面积出现在无因次 距离为0.200 0处,而无因次最大截面流量位于无因次距离为0.187 5处。理论推导和计算结果表明,所得模型和计算方法能更为准确预测受限 贴附射流的有效射程。     

双压入贴附送风在高温巷道掘进中的降温规律研究

为量化研究高温矿井深部开采掘进巷道在抽压混合通风中设备布置及风量分配对降温效果的影响规律问题,利用AN-SYS-FLUENT软件数值模拟掘进巷道通风降温模型.首先,提出双压入式混合贴附通风降温思路,并分别建立传统抽压混合通风与双压入式混合通风的巷道三维几何模型;然后,进行6组不同设备布置及风量分配的降温方案对比实验;最...     

基于PMV指标的掘进巷道通风效果的数值模拟

以某高温掘进巷道为研究对象,研究不同通风方式下巷道内气流的速度场、温度场及人体热舒适性指标(PMV)场的特征.根据计算流体力学(CFD)理论,建立带浮升力效应的湍流模型;分析掘进巷道模型的边界条件;并对压入和抽出两种通风方式下巷道内气流的速度场、温度场和PMV场进行模拟计算.计算结果表明,压入式通风克服了抽出式通风气流紊乱的缺点,其速度场分布符合受限贴附射流规律;在巷道同一截面不同高度处的温度梯度不超过3 ℃;PMV平均值为0.49,范围为-0.7～0.7,均属人体感觉舒适范围,能更好地满足人体热舒适性要求.本研究可为高温掘进巷道通风方式的选择提供参考.     

独头巷道受限贴附射流特征参数对流场的影响研究

根据独头巷道受限贴附射流规律,基于独头巷道受限贴附射流特征参数计算,分析风筒出口直径与流场的关系、风筒出口风速与射流轴心速度变化的关系等,得出独头巷道受限贴附射流特征参数对流场有影响较大,各项特征参数与流场关系的研究使得对独头巷道的通风环境监控更加有利。从而达到改善此类工况的作业环境并提高此类工况的安全系数。     

脉动通风在螺旋隧道施工期的应用研究

为提高施工期通风排除污染物效率,将脉动通风方法应用于螺旋隧道中,通过理论分析研究脉动通风在隧道施工期排除污染物的原理,采用FLUENT软件模拟不同脉动幅值、脉动频率下隧道内污染物浓度变化情况。研究结果表明:脉动通风可有效减少螺旋隧道内涡流区面积,优化隧道风流流场;脉动通风方式可使积聚在涡流区内的污染物产生纵向脉动速度,并加强风流横向脉动;脉动通风对爆破后排出CO气体效果不明显,但对降低喷浆过程粉尘浓度效果显著,数值模拟与理论研究结果吻合;排除污染物效果与脉动幅值无明显关系,与频率关系显著,且频率较小时效果更好。     

机掘工作面旋转射流通风理论探讨

湖南省自然科学基金项目 (基金号 :0 1JJY30 19)。【摘　要】　根据旋转射流理论 ,结合机掘工作面作业特点 ,提出在机掘工作面应用旋转射流通风方法 ,以控制工作面粉尘的扩散 ,阻止掘进机作业时所产生的粉尘进入掘进机司机工作区 ;同时还能防止工作面瓦斯局部积聚 ;通过对旋转射流通风风流结构特点及通风作用机理进行了分析 ,为掘进工作面通风新方法、新技术的研究提供了新的理论及参考依据。     

涡喷消防车在化学事故中的抢险救援功能

我国化学工业中的有毒气体的泄漏 ,化学品爆炸、失火等特种灾害的发生频度随化学工业的发展速度而同步增长。涡喷消防车是一种特大功率的气体、洗消剂、灭火剂的喷射平台 ,在化学事故的抢险救援中 ,对吹散、稀释、洗消事故现场的有毒气体 ,强制通风、驱散有毒烟雾和火场降温有独特功能 ,有利于赢得抢险救援的宝贵时间。在防毒抢险和消防救援中 ,在保护人民生命安全和消除毒害及爆炸事故方面有其重要作用。     

大断面公路隧道施工风流分布规律研究

为了采取有效的通风措施降低钻爆法施工的粉尘浓度,以辛庄隧道为例,通过对其掌子面附近风流的现场实测,系统的开展了风流流场分布规律的研究,并采用Fluent软件进行了数值模拟,模拟结果与实测数据基本吻合。结果表明:隧道内风流速度以风筒出口为界,分为射流扩张区、射流收缩区、涡流区、回流区4个部分;靠近掌子面的同一断面上:风速呈“中间小,两边大”的形式,且回流区面积稍大于射流区面积,其中射流区最大断面积约占整个断面积的40%。研究结果对隧道施工通风除尘具有一定的指导意义和使用价值。     

非电力驱动多用途系列喷射式吸风器研制与应用

给出喷射式吸风器的结构及其工作原理;介绍了喷射器的性能与特点;笔者运用喷射器在大型化肥塔类设备内外施焊、等离子切割、球罐喷砂、箱式电炉模壳焙烧及马达线圈高温浸漆等10个不同施工场所进行了实际应用和验证,结果表明,该系列吸风器通风换气或排烟、排尘、排毒等性能安全可靠,且使用效果良好;同时,进一步研讨了改进和完善喷射式吸风器的有关技术问题。     

高层建筑火灾中烟气组合控制设置参数的研究

利用FDS模拟研究走廊中排烟口数量、位置以及挡烟垂壁与缓冲区的结合对高层建筑烟气控制效果的影响,寻找最佳组合烟气控制模式。结果表明,在走廊中部设置1个以排除火灾产生烟气为主的排烟口,在空气幕前方2m处设置1个以排除新鲜空气为主的排气口,并且在排气口后方0.5m处设置1个挡烟垂壁的组合烟气控制模式具有最佳的烟气控制效果。挡烟垂壁离机械排烟口0.5m时,可以有效降低缓冲区及前室的温度和烟气浓度,前室内CO2体积分数下降21.4%,温度下降9℃。当挡烟垂壁离空气幕较近时,走廊内的温度和烟气浓度反而上升。     

特长公路隧道全射流火灾通风网络解算研究

为探究特长公路隧道全射流火灾在通风条件下隧道内风流分布及影响规律,基于斯考德-恒斯雷近似算法构建通风网络解算模型,并通过隧道现场风机效率测试和通风测试,验证通风网络解算模型的可靠性;引入火区阻力和火风压公式,建立全射流火灾通风网络计算模型.结果表明:铜锣山隧道射流风机正向运转效率为0.83～0.93,平均效率为0.88...     

矿山巷道三种机械局部通风方式的评价

在矿山巷道的掘进作业及隧道的导洞开挖等工程中，常采用局部机械通风，常见的通风方式有抽出式、压入式和混合式。这3种通风方式各有其特点，但从降低作业面粉尘浓度的角度尚未定量计算分析，在建立通风模型的基础上进行了数学分析，为选择合理的通风方式，确定合理通风量来确保工作面区域粉尘浓度达标，提供了理论论据。     

准直管水射流流动特性的研究

在后混合磨料射流或准直管磨料射流中，为使水射流的动量能够充分传递给磨料，往往需要用准直管同轴套住水射流，以避免因流的侵入。准直管水射流流动特性是影响准直管磨料射流混合和加速磨料效果的主要因素，利用可视化实验和动量守恒原理对准直管水射流的流动特性进行了研究，其结果表明：准直管水射流流动特性状态随压力变化而变化；高压准直管水射流具有扩散流动段、平行流动段和回气流动段；高压准直管水射流的打击力具有沿程损失和出口损失。此外，还推导出了高压准直管水射流打击力的计算公式。     

淹没条件对连续射流破碎含瓦斯煤效率影响研究

为研究淹没条件对射流破煤效率的削弱程度,基于ALE算法,借助Ansys/Ls dyna模拟软件,建立围压状态下非淹没及淹没射流破碎含瓦斯煤体流固耦合模型,通过动态追踪破碎坑体单元失效演化过程及内部应力分布等瞬时信息,探讨2种射流状态下破煤成坑过程及破煤效率的差异。研究结果表明:淹没射流与非淹没射流两者破煤坑体形态差异显著,非淹没射流条件下射流破煤坑体断面较窄,深度较深,破煤效率前后阶段差别不大;淹没射流条件下射流破煤坑体断面较宽,深度较浅,在初始阶段形成漏斗状的破碎坑体,而后逐渐向下延伸,在0～100 μs内破煤效率最高;相同工况、同一时间内,淹没射流平均破煤深度是非淹没射流平均破煤深度的41.46%。研究结果可为水射流技术的现场应用提供参考依据。     

Accounting for the effect of concentration fluctuations on toxic load for gaseous releases of carbon dioxide

In Great Britain, advice on land-use planning decisions in the vicinity of major hazard sites and pipelines is provided to Local Planning Authorities by the Health and Safety Executive (HSE), based on quantified risk assessments of the risks to the public in the event of an accidental release. For potential exposures to toxic substances, the hazard and risk is estimated by HSE on the basis of a “toxic load”. For carbon dioxide (CO₂), this is calculated from the time-integral of the gas concentration to the power eight. As a consequence of this highly non-linear dependence of the toxic load on the concentration, turbulent concentration fluctuations that occur naturally in jets or plumes of CO₂ may have a significant effect on the calculated hazard ranges. Most dispersion models used for QRA only provide estimates of the time- or ensemble-averaged concentrations. If only mean concentrations are used to calculate the toxic load, and the effects of concentration fluctuations are ignored, there is a danger that toxic loads and hence hazard ranges will be significantly under-estimated.This paper explores a simple and pragmatic modification to the calculation procedure for CO₂ toxic load calculations. It involves the assumption that the concentration fluctuates by a factor of two with a prescribed square-wave variation over time. To assess the validity of this methodology, two simple characteristic flows are analysed: the free jet and the dense plume (or gravity current). In the former case, an empirical model is used to show that the factor-of-two approach provides conservative estimates of the hazard range. In the latter case, a survey of the literature indicates that there is at present insufficient information to come to any definite conclusions.Recommendations are provided for future work to investigate the concentration fluctuation behaviour in dense CO₂ plumes. This includes further analysis of existing dense gas dispersion data, measurements of concentration fluctuations in ongoing large-scale CO₂ release experiments, and numerical simulations.