隧道救援站通风网络优化设计及人员疏散研究*

为确定铁路隧道救援站最佳通风结构,对烟道布置提出合理建议,采用计算流体力学（CFD）的方法,对铁路隧道救援站通风网络进行优化设计。同时,采用模拟计算的方法对救援站人员疏散进行模拟分析,确定救援横通道布置及防护门开度设置的合理性。研究结果表明:在同等通风参数工况设置下,采用多节点排烟竖井结构后各救援横通道流量分配更均匀,救援站压力平衡性更好,通风效率可提升15%;通过疏散模拟证实,在长560 m的紧急救援站范围内设置10条疏散横通道,横通道设1.7 m宽的逃生门能够满足疏散要求。     

多热源分散程度的数学模拟及对置换通风影响

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析三热源位置变化对多污染源置换通风效果的影响,结果表明:热源的位置变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的,房间内热源应紧凑布置以利于提高通风效果和节能。     

矿井通风系统安全性的多层次模糊综合评价

按照事故致因理论,并进行系统安全分析和易发事故分析,建立了矿井通风系统安全性的多层次评价体系;应用层次分析法和Matlab软件,确定矿井通风系统安全性评价体系中各子系统及各指标的权重;结合实际经验,根据安全规范构造各指标隶属度;进而根据评价集构造了梯形分布的隶属函数,并得到各指标对评价集的最终隶属度、模糊关系矩阵和综合评价矩阵;求得矿井通风系统安全状况的综合得分,进而划分安全评价等级,并提出了对应各等级的处理措施。将该评价方法应用到重庆开县桃园联合煤矿,取得了良好的效果。     

矿井通风仿真系统双线图的快速自动绘制研究

在深入研究通风网络巷道连接关系的基础上,创造性地提出一种新的效率更高的通风系统双线图的快速自动绘制方法,即"假双线法"。"假双线法"与固定宽度双线法有本质的不同,其本质是将单线巷道的线型用固定宽度双线线型表示,再对交叉点进行消隐处理,无需计算双线坐标来实现双线图的快速自动绘制。该法较好地解决了传统方法的缺陷,具有普遍性,其计算量小,执行效率高,并在双线图的基础上很容易拓展生成通风系统立体图。笔者研究成果,对于研发、改进矿井通风仿真图形系统和解决其他行业类似问题具有一定的参考价值。     

纵向通风对隧道竖井排烟影响的模拟研究

通过开展小尺寸实验以及FDS数值模拟实验,研究纵向通风对不同高度竖井的排烟影响并确定最佳通风风速。通过分析纵向通风风速、竖井高度对吸穿现象、边界层分离的影响规律,讨论了吸穿现象的临界条件。小尺寸实验中纵向通风风速考虑了0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s、0.485 m/s、0.629 m/s五种工况,竖井高度考虑了0.133 m、0.2 m、0.333 m、0.533 m四种工况。实验结果表明:当纵向通风风速为0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s(对应实际风速0.37 m/s、0.87 m/s、1.38 m/s)时,可抑制吸穿现象,但烟气边界层分离现象随着风速的增加而加剧。吸穿现象临界判据F_(critical)=1.5在本文所测试的纵向通风条件下不再适用,但Ri′_(critical)=1.5依然适用。数值模拟结果表明:当竖井高度为1 m、1.5 m、2 m时,排烟量随纵向通风的增加而降低,而当其为3 m、4 m、5 m时,排烟量先上升后降低,在测试风速为1.5 m/s时达到最高值。     

通风口高度对太阳能烟囱建筑自然通风和自然排烟性能的影响研究

安装太阳能烟囱后的建筑具有效果优良、节能环保的自然通风系统。室内通风口高度是太阳能烟囱建筑性能的关键参数之一。提出通过改变太阳能烟囱建筑室内通风口高度位置,使太阳能烟囱既可用于建筑的日常自然通风,也能实现室内火灾场景下的自然排烟。利用缩比例实验台研究了不同室内通风口高度对太阳能烟囱建筑自然通风与自然排烟效果的影响,发现自然通风和自然排烟效果随通风口高度增加呈现先增大后减小的趋势,且最佳室内通风口高度位于窗户上檐位置附近。研究结果对太阳能烟囱建筑的建筑结构关键参数设计具有指导意义。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究简

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型,通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系,用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响,为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟,确定堆体采用小拱形截面形状,堆高2 m,宽8 m,底部设置4条通风管,实际运行效果良好。     

U型工作面上隅角埋管瓦斯抽采数值模拟研究

传统的U型通风工作面上隅角瓦斯积聚现象经常出现，严重制约着矿井正常生产能力的有效发挥，对矿井安全生产造成重大威胁。基于前人对采空区非均质多孔介质气体运移理论的研究，采用Fluent软件数值模拟研究了U型和上隅角埋管条件下U型通风系统的静压力场和瓦斯浓度场。研究结果表明：在相同的模型参数条件下，U型通风容易造成上隅角瓦斯积聚，上隅角瓦斯超限问题十分严重；采空区5m处埋管，治理上隅角瓦斯积聚的效果欠佳，达不到安全开采的条件；15m处埋管可以较好的解决上隅角瓦斯超限问题，工作面没有出现瓦斯积聚现象，工作面和回风巷的瓦斯浓度始终处于1％以下；25m处埋管的效果与15m基本相同，没有表现出更好的瓦斯治理效果。综合数值模拟的结果，确定了上隅角埋管抽放采空区瓦斯的理想抽放位置为距离地板垂高1．2m、沿走向深入采空区15m处。     

采场通风方式与瓦斯运移规律研究

采场是煤矿生产的核心地带,而采场通风系统是确保采场作业安全,创造良好生产环境的重要环节。本文以采场风流流动及瓦斯运移理论为基础,通过现场试验、模型模拟试验及计算机模拟研究等方法,着重研究了中国常用的和有发展前途的走向长壁后退式U型通风方式、U+L型通曲方式、后退式Y型通风方式条件下采场风流流动及瓦斯运移规律。     

矿井主通风机叶轮磨损失效的评价

矿井主通风机叶轮严重磨损威胁着矿井安全生产 ,研究主通风机叶轮磨损和正确地评价叶轮的磨损失效 ,对煤矿安全生产具有重大的现实意义。应用气—固两相流动理论分析了主通风机叶轮的磨损部位 ,结论与现场叶轮的实际磨损相吻合。提出了叶轮磨损过程的 3个阶段。利用材料磨损理论分析了主通风机叶轮磨损机理 ,得出了叶轮磨损是以气体动力学磨料的冲蚀磨损为主 ,低应力擦伤型磨料磨损、腐蚀磨损为辅的结论。依据国家标准 ,结合矿井主通风机工作特点 ,从安全角度提出了矿井主通风机叶轮磨损永久失效的判据 ,并给出了判定标准。